煤矿井巷用PDC锚杆钻头的研究

传统硬质合锚杆钻头在较硬岩层中使用寿命短、钻速低，每ｍ进尺钻头费用高。本文介绍了ＰＤＣ锚杆钻头的一系列室内试验研究及多次改进设计，所获得的钻头的优化结构参数、优化切削齿形状、合理的钻头体材料以及热处理工艺。现场试验结果表明，ＰＤＣ锚杆钻头是钻进中硬岩层的理想钻头。     

单齿切削试验PDC参数与破岩功耗的关系

ＰＤＣ切削齿形状、切削深度、纵向前角和横向前角等切削多数是进行ＰＤＣ钻头优化设计的基础。通过实验室单齿切削试验，研究上述切削参数与ＰＤＣ切削齿破岩功耗的关系，确定各切削参数优化值。     

PDC钻头水力参数优化设计研究

旋转PDC钻头在几百甚至几千米的地下进行工作，受射流、表面和流道形状等多种因素的影响，其井底流场非常复杂。流场的清岩能力和切削齿冷却能力是衡量PDC流场水力结构参数的有效因素。研究水力结构参数来改善PDC井底流场的设计具有重要的意义。目前主要的研究手段可分为实验方法和数值模拟，而数值模拟方法由于不受实验条件的影响和成本低廉等优点，渐渐发展成为钻头水力学研究的新方向。笔者对某厂钻头真实形状的井底流场进行了数值模拟，分析了井底流动的特征和各种水力参数对PDC钻头性能的影响。     

低温电镀PDC复合片石油全面钻头研制

采用低温电镀工艺，使ＰＤＣ复合片石油全面钻头的整个生产过程完全不受高温影响，这种新工艺为世界先例，属我国首创。为提高ＰＤＣ复合片石油全面钻头的经济指标，介绍了冲蚀原因、防冲蚀措施；钻头回旋及其防止方法与复合片的布齿、安装、焊接、固定、喷嘴安装等以及钻头的生产试验。     

地质PDC无心钻头合理布齿的研究

合理的ＰＤＣ钻头布齿有利于及时排除岩屑、降低破岩功耗、提高钻进效率、保证切削齿等磨损、延长钻头使用寿命。论文针对较小直径内地质钻头特点，论述了ＰＤＣ无心钻头布齿理论和布齿方式，建立了切削齿布置密度及布置数量的经验公式，对钻头优化设计有着指导意义。     

反循环钻进井底净化的研究

把反循环钻进中循环液体视为刚体 ,以力矩平衡等理论为依据 ,建立井底净化模型 ,对影响井底净化效果的各种因素如地层、钻头结构、工作规程、井底流场、压持效应和渗透规律等进行综合研究 ,推出最优净化条件 ,通过室内及野外试验进行验证。     

钻进模拟试验装置及应用

介绍了破岩模拟试验装置。该装置可模拟不同井深（０～５ｋｍ）压力条件进行小井眼钻头实钻破岩或单齿破岩试验。利用此装置为提高塔里木泥岩地层机械钻速所进行的室内试验研究。试验得出泥岩的三轴抗压强度随围压的增加而增加；在相同切深条件下，９０°夹角圆弧顶（弧弦长３～５ｍｍ）的ＰＤＣ楔形齿切割切削比功最小。而圆齿比功最大。     

聚晶金刚石刮刀工具切削岩石时的摩擦热和对流冷却

聚晶金刚石刮刀工具切削岩石时的摩擦热和对流冷却ＰＤＣ元件的刮刀型钻头上虽然已很成功地用于较软岩层中，但在Ｓａｍｄｉａ国家实验室中进行了更恶劣条件下（如地热钻）ＰＤＣ钻头的潜力的探索工作。由于密封和润滑剂的温度限制，普通密闭牙轮钻头不能用于许多地热储。...     

PDC无心钻头结构参数与钻进速度的关系

研究ＰＤＣ无心钻头切削齿横向前角、覆盖系数和钻头冠部结构参数与钻进速度的关系，得出横向前角随切削齿所在半径变化的规律为＝－２．３６８２＋０．３９６３ｒ，确定了最优横向前角和覆差系数以及优化冠部结构的参数组合。１７只３种ＰＤＣ无心钻头在现场软－中硬岩层中钻进时，钻头的平均寿命大于４４７．８ｍ，平均钻进速度为３．６９ｍ／ｈ，分别比本次研究前同类钻头提高８０％和８４．５％。     

CP-DMCⅠ型托辊的研制

综合分析了带式输送机托辊的失效机理，结合酚醛树脂的基本特性，制备出用于托辊的ＣＰ－ＤＭＣ材料。试验表明，ＣＰ－ＤＭＣ的阻燃和抗静电性能完全符合原煤炭工业部有关标准，由ＣＰ－ＤＭＣ模压成型的托辊，其技术性能符合国家有关标准。     

特殊保径结构PDC钻头在渤海油田应用

随着石油勘探开发技术的不断进步,旋转导向钻井系统在现代钻井中的应用越来越多。但当面临更加复杂及曲率更高的井身结构时,单依靠Xceed指向式旋转导向工具不能完全满足钻井作业的要求。针对这一情况,提出一种特殊保径结构的PDC钻头,其特殊在于上部1 in标准保径,下部3 in保径为0.6°倒角保径。经过计算机模拟分析,这种PDC钻头相较于常规PDC钻头不但可以提高钻具组合的造斜能力还能提高钻具工作稳定性。在渤海油田现场使用表明,这种特殊保径结构的PDC钻头具有更强的造斜能力,保证旋转导向工具和其它井下工具稳定性,减缓井下仪器由于井下震动导致的失效。     

PDC钻头在沙南油田沙丘3井区的推广应用

结合井下作业公司钻井实际情况，以现场应用PDC钻井为例，对PDC钻头特性及现场应用做了一一阐述，并和SH11R钻头作了同井段可钻性的比较，得出了符合该公司现场使用PDC钻井的普遍经验、规律。     

鸭西背斜钻井提速技术试验及效果分析

鸭儿峡油田白垩系油藏鸭西背斜,地层倾角大、夹层多、研磨性强、可钻性差。钻进中直井段易斜;PDC钻头选型难度大,定向钻井时,工具面稳定性差、"托压"严重;钻井液性能要求高,常因与地层配伍性差,导致井下复杂情况发生,严重制约钻速提高。本文针对制约钻速提高的难点,通过现场试验效果分析来阐述鸭西背斜鸭K区块钻井提速措施,包括直井段防斜打直技术、水力振荡器试验、PDC钻头个性化试验、钻具组合选择和优化钻井液性能等,通过现场试验,为鸭西背斜钻井提速积累了成功经验。     

模拟深井条件下的PDC钻头破岩试验研究

利用深井破岩试验装置模拟不同井深（0～5km）压力条件下对泥岩进行了PDC钻头破岩试验，试验结果表明：随着井深（围压）的增加，岩石强度增加，破碎岩石的切削力增加，同时，PDC钻头齿形和结构对破岩效率影响较大，因此必须按深井条件和岩石特点进行PDC钻头齿形和结构设计，以达到提高机械钻速的目的。     

高研磨性地层复合式钻头的研制与应用

金山气田、龙凤山构造、长岭断陷等登娄库组以下深部地层可钻性差,研磨性强,导致钻头磨损严重,使用效率低。在对牙轮钻头、PDC钻头及孕镶金刚石钻头在高研磨性地层中的适应性进行细致和全面分析的基础上,提出了把PDC钻头机械钻速高和孕镶金刚石钻头进尺多的技术优势相结合的研制思路,开展PDC+孕镶复合式钻头设计。现场应用取得了良好的试验效果。提出了合理化的建议。     

熔模铸造弧角型PDC钻头的研究与应用

针对在加工弧角型PDC钻头过程中存在的效率低、成本高、衔接工序多等问题,对采用熔模铸造工艺制造弧角型PDC钻头进行了相关研究。研究发现,将熔模铸造技术应用在弧角型PDC钻头的制造上,不但可以使钻头上复杂曲面一次性铸造成型,而且可以大大提升钻头的生产效率,降低钻头制造成本;同时,熔模铸造弧角型PDC钻头还具有良好的力学性能,钻速和钻头寿命均与普通机械加工弧角型PDC钻头相当,能够满足现场应用要求。     

煤矿井巷用PDC锚杆钻头的研究

通过对PDC锚杆钻头的一系列室内试验研究及多次改进设计,获得了钻头的优化结构参数、优化切削齿形状、合理的钻头体材质以及热处理工艺。现场试验结果表明,PDC锚杆钻头是钻进中硬岩层的理想钻头。     

复合PDC钻头在桩西地区定向井中的应用

PDC钻头在胜利油田桩西地区的成功应用，大大地提高了该地区的机械钻速。但由于PDC钻头在结构与钻进参数上的特殊性，造成了其在定向井中井眼轨迹控制方面的难度。本文总结了PDC钻头在桩西地区定向井中应用所表现出的部分规律，提出了在该地区采用PDC钻头的改进技术，并介绍了典型的成功实例。     

PDC复合层厚度对金刚石钻头性能影响的现场试验分析

在PDC钻头切削齿磨损机理研究基础上，进行了现场试验。结果表明，PDC切削齿复合层厚度对金刚石钻头的寿命及机械钻速有较大影响，因而切削齿复合层厚度的选择在金刚石钻头优化设计中是非常重要的。