除三牙轮PDC钻头,还有一种新型复合钻
难钻地层钻井效率低的问题是制约钻井提速的技术瓶颈。为攻克这一难题，技术研究人员将目光聚焦到新结构钻头及破研新方法上。除常规的三牙轮、PDC钻头，今天的主角就是他俩复合产生的新一代—PDC—牙轮复合钻头，美国BakerHughes公司开发成功，国内宝鸡石油机械有限公司也成功研制。
1、PDC-牙轮复合钻头结构特点
PDC-牙轮复合钻头是将PDC钻头和牙轮钻头两种不同工作原理的切削结构有机地结合在一起，形成的一种新的钻头品种及新的钻头破岩方式。复合钻头主要由钻头体、PDC切削结构（固定刀翼）、牙轮切削结构（含轴承系统）、水力系统构成，其中PDC固定刀翼与钻头体为一体式结构，牙轮与牙爪装配后构成的牙轮部件焊接在钻头体上。
2、破岩机理
复合钻头上的PDC刀翼结构与常规PDC钻头的刀翼结构基本相同，PDC刀翼是钻头的主切削结构，PDC齿覆盖了井底全部径向区域。复合钻头上的牙轮与常规牙轮钻头的牙轮结构原理基本相同，但也有区别，复合钻头上的牙轮牙齿只覆盖在钻头上PDC齿最易发生磨损的径向外部区域，也就是说，只依靠牙轮无法对井底岩石的全面破碎。因而，牙轮切削结构是复合钻头的辅助切削结构。复合钻头以PDC齿刮切破岩为主，牙轮牙齿压碎破岩为辅。复合钻头旋转钻进时，在PDC与牙轮共同覆盖的区域，PDC齿与牙轮牙齿共同作用于井底岩石，牙轮牙齿压出破碎凹坑PDC齿侵入并刮切岩石。
3、现场应用
冀东油田南堡油田大斜度井采用PDC钻头或牙轮钻头进行定向钻进时，存在摩阻大、托压严重、扭矩波动大和工具面不易摆放等问题，为解决该问题，应用了将PDC钻头和牙轮钻头优点结合在一起的PDC－牙轮复合钻头，并根据该油田地层的特性，对其进行个性化设计，分别在两口井井进行了现场试验，在定向钻进过程中均未出现托压现象，工具面稳定，扭矩波动幅度小，滑动导向时造斜率达7.45o～9.22o/30m，机械钻速较比邻井同井段其他钻头提高70.0%，平均进尺提高76.6%，且返出岩屑粒度大，岩屑分选性好，有利于判别地层岩性和录井。
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