国外钻井完井技术新进展

几项国内外钻完井新技术一、智能井技术 (1)二、激光钻井技术 (1)三、钻工对未来钻井的设想 (3)四、优化四维地震流体成像 (4)五、用智能井开采海上边际油田 (5)六、应用油藏性描述及3D可视化技术促进海上油田的二次开发 (6)七、高温高压深井钻井前沿专项技术研究 (7)一、智能井技术智能井技术并不是新近才出现的。

早在1997年第一次智能完井即采用了SCRAM 专利系统。

它的特点是可以进行永久的监测，能够控制油藏内流体的流动。

而6年之后，供应商与专业服务公司就在世界范围内安装了超过185个智能井系统。

一些论坛分析认为，对智能井技术的投资已接近10亿美元。

智能井技术要想在经济上可行，就不能仅仅局限于试验基础上单方面的应用，而要在各种各样的油井中作为油田开发一个重要而不可缺少的部分。

可喜的是，虽然发展速度缓慢，但这一切正在得以实现。

智能井技术是油藏实时管理的主要构成部分。

通过安置在油藏平面上的传感器与控制阀，石油工程师们就可以对油藏与油井的动态进行实时监测，分析数据，制定决策，改变完井方式，以及对设备的性能进行优化。

智能井技术的应用智能井技术的应用范围很广，主要用于油藏开采过程的管理，这对于二次采油与三次采油非常重要。

它可以控制一口油井的注入水或注入气在不同产层或不同油藏之间的分布，也可以封堵产自其他产层的水或气，因而可以控制注入水或驱替出的油扫过油藏中未波及的区域。

这对于复杂结构井，如大位移井、长水平井或多分支井以及各向异性的油藏来说非常重要。

作为一种有力的工具，智能井技术不仅可以处理油田开发中经常出现的问题，也可以处理很多井下突发事件，并通过对这些突发事件的处理创造价值，从而给资产增值。

智能井技术在油田开发中的优点主要在于：优化油藏性能，从而提高油藏采收率，增加油井产量；减少作业中投入的劳动力，从而减少安全事故，更有效地进行油藏管理。

目前，已采用智能井技术的油井接近200口。

这同那些正计划采用与正在采用该技术的多口油井开发项目共同表明了，该技术可以实现预期的目的。

国外钻井技术发展现状张东海Ξ(中原石油勘探局钻井二公司) 席继强　贾建明(中原石油勘探局采油五厂)摘　要　美国及西欧一些发达国家一直处于钻井技术的前列,了解国外钻井技术现状,利于我们在战略上决策钻井科技发展的方向。

本文首先概述了国外比较成熟的大位移井钻井、欠平衡钻井、小井眼钻井、超深井钻井、老井重钻等技术,对国外正在研究和开发的钻井技术,如分枝井钻井技术、连续管技术、旋转导向钻井系统、套管钻井工艺、三维可视化技术等也作了一定介绍,对促进我国钻井技术的发展具有一定的借鉴意义。

主题词　国外　钻井　大位移　小井眼　侧钻　现状 钻井技术从上世纪末至今已经历了经验钻井、科学化钻井、自动化智能钻井3个发展阶段。

美国、西欧等西方发达国家一直处于钻井技术的前沿,完成了大批超深井、高难度定向井、水平井、径向井、分枝井。

与之相配套的各种工艺技术,如化学处理剂应用开发、冶金铸造技术、工具设计制造、精密仪器的研制加工等都有了长足的进步,从而有力推动了地球科学、石油工业及其他有关行业的发展。

一、　国外比较成熟的钻井技术(一)　大位移井钻井技术[1]大位移井(Extended 2ReachDrilling ,简称ERD )是指水平位移深度(HD )与垂直深度(TVD )之比大于2.0以上的定向井或水平井;当比值大于3时,则称为特大位移井。

80年代末,随着水平井钻井高潮的到来,促进了大位移井技术的发展;在1994年SPE 第69届钻井会议上,大位移井成为讨论的主题之一。

钻大位移井的主要原因是基于经济上的考虑,在海洋及滩海油气勘探和开发中,节省近三分之一以上的费用,并大幅度提高了油气采收率。

挪威国家石油公司(Statoil )是钻大位移井的代表,在挪威北海钻成了一批大位移井,从1990至1994年连续4年保持大位移井世界纪录。

1994年所钻的30/6C 226A 井,水平位移7850m ,垂深2760m ,HD/TVD 为2.84;英国石油(BP )公司于1998年12月在英国南部WF 油田完成的M11井,水平位移达10114m ,完钻井深10656m ,HD/TVD 达6.13,目前一直保持着大位移井世界纪录。

海洋钻完井数字化应用现状和发展趋势一、概述海洋石油资源是世界上重要的能源资源之一，为了开发这些资源，海洋石油钻井成为一种重要的技术手段。

而随着信息技术的发展，数字化应用在海洋钻完井过程中变得越来越重要。

本文将介绍海洋钻完井数字化应用的现状和发展趋势。

二、海洋钻完井数字化应用的现状1. 数据采集：在海洋钻完井过程中，需要对各种数据进行采集，包括地质、工程、物理等多种信息。

传统上这些数据采集方式比较分散，而随着信息技术的发展，现在可以通过传感器和网络实现对各种数据的实时采集和传输。

2. 数据处理：采集到的数据需要进行处理和分析，以便钻井工程师进行决策。

传统上这些数据处理都是依靠人工完成的，但现在可以通过大数据分析和人工智能技术实现对海洋钻完井数据的自动处理。

3. 实时监测：由于海洋钻井环境复杂，需要对钻井过程进行实时监测，以及时发现和应对各种问题。

现在可以通过网络技术实现对海洋钻完井过程的实时监测和远程操作。

4. 智能决策：海洋钻完井需要进行各种决策，包括井口操作、井下工具选择、参数调整等。

现在可以通过人工智能技术实现对这些决策的智能辅助和优化。

5. 安全管理：海洋钻井环境复杂，需要进行严格的安全管理。

现在可以通过数字化应用实现对海洋钻完井安全管理的信息化和智能化。

三、海洋钻完井数字化应用的发展趋势1. 大数据与人工智能：随着海洋钻完井数据量的增加，大数据和人工智能技术将在数据处理、实时监测、智能决策等方面发挥越来越重要的作用。

2. 互联网技术：互联网技术将在海洋钻完井的数据采集、实时监测、远程操作等方面发挥重要作用，实现信息的共享和协同。

3. 传感器技术：传感器技术将在海洋钻完井的数据采集、实时监测等方面发挥重要作用，实现对各种环境参数的实时采集和传输。

4. 虚拟现实技术：虚拟现实技术将在海洋钻完井的培训和模拟方面发挥重要作用，提高钻井工程师的技能和应对突发情况的能力。

5. 安全管理技术：随着信息技术的发展，安全管理技术将在海洋钻完井的安全监测和预警方面发挥更加重要的作用，降低工作风险.四、结论海洋钻完井数字化应用是海洋石油开发中的重要技术手段，通过数据采集、处理、实时监测、智能决策、安全管理等方面的应用，可以提高钻完井工程的效率和安全性。

钻井新技术及发展方向分析1 钻井技术新进展1.1石油钻机钻机是实现钻井目的最直接的装备,也直接关系到钻井技术进步。

近年来,国外石油钻机能力不断增强,自动化配套进一步完善,使钻机具备更健康、安全、环保的功能,并朝着不断满足石油工程需要的方向发展。

主要进展有:(1) 采用模块化结构设计,套装式井架,减少钻机的占地面积,提高钻机移运性能,降低搬家安装费用。

(2) 高性能的“机、电、液”一体化技术促进石油钻机的功能进一步完善。

(3) 采用套管和钻杆自动传送、自动排放、铁钻工和自动送钻等自动化工具,提高钻机的智能化水平,为提高劳动生产率创造条件。

1.2随钻测量技术1.2.1随钻测量与随钻测井技术21 世纪以来, 随钻测量(MWD) 和随钻测井(LWD) 技术处于强势发展之中,系列不断完善,其测量参数已逐步增加到近20种钻井工程和地层参数,仪器距离钻头越来越近。

与前几年的技术相比,目前,近钻头传感器离钻头只有0.5～2 m 的距离,可靠性高,稳定性强,可更好地评价油、气、水层,实时提供决策信息,有助于避免井下复杂情况的发生,引导井眼沿着最佳轨迹穿过油气层。

由于该技术的市场价值大,世界范围内有几十家公司参与市场竞争,其中斯伦贝谢、哈里伯顿和贝克休斯3 家公司处于领先地位。

1.2.2电磁波传输式随钻测量技术为适应气体钻井、泡沫钻井和控压钻井等新技术快速发展的需要,电磁波传输MWD(elect romagnetic MWD tool s ,EM MWD) 技术研究与应用已有很大进展,测量深度已经达到41420 km。

1.2.3随钻井底环空压力测量技术为适应欠平衡钻井监测井筒与储层之间负压差的需要,哈里伯顿、斯伦贝谢和威德福等公司研制出了随钻井底环空压力测量仪（annular pressure measurement while drilling, APWD) ,在钻井过程中可以实时测量井底环空压力,通过MWD 或EMMWD 实时将数据传送到地面,指导欠平衡钻井作业。

国外钻井完井技术新进展1 水平井钻井技术1.1 水平井应用的油藏和地区目前，水平井已作为常规钻井技术应用于几乎所有类型的油藏，如枯竭油藏、致密气藏、低渗油藏、边际油藏、高渗油藏等。

除了传统意义的水平钻井之外，近年来，水平井又有了许多新的应用：•水平井作为注入井，提高产量•分支水平井开采多个产层•开采老油田剩余油•多目标开发产层•开采气藏或疏松砂岩油藏•水平井资料用于油藏描述•薄层油藏、注水剖面修正、持续增产1.2 水平井的效益近年来，水平井钻井成本已降至直井的1.5~2倍，甚至有的水平井成本只是直井的1.2倍，而水平井的产量是直井的4~8倍。

1.3 国外水平井钻井技术指标•水平井最大水平段达6118m；•水平井最大垂深6062m；•水平井最大单井进尺10172m；•双侧向水平井总水平段长度达到4550.1m（该井垂深1389.9m）；•多分支水平井总水平段长度达到11342m。

1.4 国外水平井钻井新技术1.4.1国外水平井钻井技术正在向集成系统发展以提高成功率和综合经济效益为目的，结合地质、地球物理、油层物理和各工程技术，对地质评价和油气藏筛选、水平井设计和施工进行综合优化。

兰德马克图形公司开发出一种名为决策空间（DecisionSpace™）的新一代定向井设计软件包，可显著降低油田开发中井眼轨迹的设计周期。

这个集成软件包由三部分组成：资产设计师（Asset- Planner™）、轨迹跟踪设计师（TracPlanner™）和精确定位（PrecisionTarget™）。

利用该软件包，可以迅速地为新老油田开发方案提供多井平台下的油田开发井眼轨迹设计方案，借助先进的井眼轨迹设计技术和工作流程技术缩短井眼轨迹设计周期。

“资产设计师”可以根据储层模型自动生成储层靶区目标。

应用该软件在储层模型内对储层特性进行筛选，从而产生储层油藏目标，使用者可以根据自己的泄油要求优化现场设计。

“轨迹跟踪设计师”可以快速有效地以人机对话的方式建立并显示多种勘探或油田开发方案，在详细的计划实施前，就可以得到可靠的估计。

国外石油工程技术的最新进展近年来给世界石油工业带来技术革命的几项高新技术成果主要有以下几个方面：地质巡航系统给水平井技术和复杂油井结构的发展带来了无限的生命力，使水平井从过去边缘和高风险技术变成今天提高原油采收率的常规技术。

钻井监控系统使石油钻井工艺技术迸入了全球实时监控时代，人们可以在办公室与远在万里之遇的井场工程师和技术总监通过网络进行通讯，提高了钻井的安全性和效率。

智能完井技术对石油资源提供了一种更智能化、更灵活可变的管理，同时，智能完井系统给油藏参数监测和生产参数的计量提供了一个强有力的手段。

先进的完井技术在疏松砂岩油藏的长水平井段裸眼完井获得成功，实现了油井长期的无砂生产。

新的人工举升系统在油田的应用可提高产量和减少井下故障，降低采油成本。

近年来，水平井技术带动了世界石油工程技术的飞速发展，该技术在提高原油采收率方面的优势明显。

水平井钻井过程中，钻头钻遇油层靠新一代的地质巡航（Geo－Navigaion）系统进行井眼轨迹的准确导向，100％中靶，确保其最大限度地钻遇油层。

在实现油藏和采油生产一体化的优化管理方面，借助网格技术的钻井井眼结构实时监控（Realtime Well Construction Monitoring）技术实现了20世纪80年代初人们的设想，已经可以使相距万里之遥的钻井现场总监与地质师之间进行有效通讯，交换钻井意见，共同查看钻井的全过程和修改井眼轨迹，真正实现优化钻井。

智能完井系统（Intelligent Completion system）可使人们目睹井下油藏变化的动态参数，并能随时根据生产需要遥控井下各个不同油水层的开关，实现油嘴或水嘴的无级调速，油井管理更高效、更科学和更灵活。

先进的完井技术主要体现在高难度的疏松砂岩油藏的水平井裸眼完井技术，该技术应用近年来发展起来的水压裂（Water Fracturing）技术结合下入具有独特结构的防砂管（Stand－Along Pre-packing Screen）和管外砾石充填（Gravel Packing）完井技术，成功地实现水平井和多分支井的裸眼完井，从而达到长期的无砂生产。

◀钻井技术与装备▶国内外ＰＤＣ钻头新进展与发展趋势展望∗呼怀刚１ꎬ２㊀黄洪春１ꎬ２㊀汪海阁１ꎬ２㊀李忠明３㊀席传明４㊀武强１ꎬ２㊀刘力１ꎬ２(１ 中国石油集团工程技术研究院有限公司㊀２ 油气钻完井技术国家工程研究中心３ 中国石油集团川庆钻探工程有限公司新疆分公司㊀４ 新疆油田公司工程技术研究院)呼怀刚ꎬ黄洪春ꎬ汪海阁ꎬ等.国内外ＰＤＣ钻头新进展与发展趋势展望[Ｊ].石油机械ꎬ２０２４ꎬ５２(２):１－１０.ＨｕＨｕａｉｇａｎｇꎬＨｕａｎｇＨｏｎｇｃｈｕｎꎬＷａｎｇＨａｉｇｅꎬｅｔａｌ.ＮｅｗｐｒｏｇｒｅｓｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｓｏｆＰＤＣｂｉｔｓｉｎＣｈｉｎａａｎｄａｂｒｏａｄ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０２４ꎬ５２(２):１－１０.摘要:ＰＤＣ钻头近年来发展迅速ꎮ为了能够及时掌握ＰＤＣ钻头的最新进展ꎬ系统梳理了国内外油气井用ＰＤＣ钻头新进展ꎬ介绍了中国石油在新型钻头研发与应用方面的工作ꎬ进一步阐述了国内ＰＤＣ钻头研发面临的形势与挑战ꎬ展望了油气井用ＰＤＣ钻头发展新趋势ꎮ研究结果表明:在油气资源勘探向着万米深层进军的大背景下ꎬ仍然面临地层可钻性差导致钻头破岩效率低㊁砾石层引起钻头振动先期损坏㊁大尺寸井眼钻井周期长等严峻挑战ꎬ技术与材料革新型高效钻头㊁混合式钻头㊁自适应钻头等能够明显提高钻进效率延长钻头寿命ꎻ智慧钻头所能提供的丰富井下数据能够提高对于深部破岩机理㊁岩石物性的认知ꎬ对于进一步优化钻头结构㊁识别可能存在的油气储层等具有重要的意义ꎮ应积极借鉴和移植这些成果ꎬ尽早研发出适用于深部油气勘探或深地科学钻探等领域的高端耐用钻头ꎮ研究结果可为高端ＰＤＣ钻头国产化㊁系列化工作和相关从业人员提供借鉴ꎮ关键词:ＰＤＣ钻头ꎻＰＤＣ复合片ꎻ混合式钻头ꎻ自适应钻头ꎻ智能钻头ꎻ国产化中图分类号:ＴＥ９２１㊀文献标识码:Ａ㊀ＤＯＩ:１０ １６０８２/ｊ ｃｎｋｉ ｉｓｓｎ １００１－４５７８ ２０２４ ０２ ００１ＮｅｗＰｒｏｇｒｅｓｓａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＴｒｅｎｄｓｏｆＰＤＣＢｉｔｓｉｎＣｈｉｎａａｎｄＡｂｒｏａｄＨｕＨｕａｉｇａｎｇ１ꎬ２㊀ＨｕａｎｇＨｏｎｇｃｈｕｎ１ꎬ２㊀ＷａｎｇＨａｉｇｅ１ꎬ２㊀ＬｉＺｈｏｎｇｍｉｎｇ３ＸｉＣｈｕａｎｍｉｎｇ４㊀ＷｕＱｉａｎｇ１ꎬ２㊀ＬｉｕＬｉ１ꎬ２(１ ＣＮＰＣＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲ＆ＤＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄꎻ２ ＮａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＯｉｌ＆ＧａｓＤｒｉｌｌｉｎｇａｎｄＣｏｍｐｌｅｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎻ３ ＣＣＤＣＸｉｎｊｉａｎｇＢｒａｎｃｈＣｏｍｐａｎｙꎻ４ ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＰｅｔｒｏＣｈｉｎａＸｉｎｊｉａｎｇＯｉｌｆｉｅｌｄＣｏｍｐａｎｙ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＰＤＣｂｉｔｓｈａｖｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｒａｐｉｄｌｙｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ.ＴｈｅｎｅｗｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆＰＤＣｂｉｔｓｕｓｅｄｉｎｏｉｌａｎｄｇａｓｗｅｌｌｓｉｎＣｈｉｎａａｎｄａｂｒｏａｄｗａｓｒｅｖｉｅｗｅｄꎬａｎｄＣＮＰＣ ｓｅｆｆｏｒｔｓｉｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｅｗｂｉｔｓｗｅｒｅｉｎｔｒｏ￣ｄｕｃｅｄ.ＦｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅꎬｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎａｎｄｃｈａｌｌｅｎｇｅｓｆｏｒＰＤＣｂｉｔｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎＣｈｉｎａｗｅｒｅｅｌａｂｏｒａｔｅｄꎬａｎｄｔｈｅｎｅｗｔｒｅｎｄｓｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＰＤＣｂｉｔｓｗｅｒｅｆｏｒｅｃａｓｔｅｄ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｕｎｄｅｒｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆｏｉｌａｎｄｇａｓｒｅｓｏｕｒｃｅｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｄｖａｎｃｉｎｇｔｏｗａｒｄｓａｄｅｐｔｈｏｆｔｅｎｓｏｆｔｈｏｕｓａｎｄｓｏｆｍｅｔｅｒｓꎬｔｈｅｒｅａｒｅｓｔｉｌｌｓｅｒｉｏｕｓｃｈａｌｌｅｎｇｅｓｓｕｃｈａｓｌｏｗｒｏｃｋ￣ｂｒｅａｋｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｂｉｔｓｄｕｅｔｏｐｏｏｒｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｒｉｌｌａｂｉｌｉｔｙꎬｅａｒｌｙｄａｍａｇｅｏｆｂｉｔｓｃａｕｓｅｄｉｔｓｓｈａｋｉｎｇｂｙｇｒａｖｅｌｌａｙｅｒｓａｎｄｌｏｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇｃｙｃｌｅｓｏｆｌａｒｇｅ￣ｓｉｚｅｄｗｅｌｌｂｏｒｅｓ.Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｍａｔｅｒｉａｌｉｎｎｏ￣１ ㊀２０２４年㊀第５２卷㊀第２期石㊀油㊀机㊀械ＣＨＩＮＡＰＥＴＲＯＬＥＵＭＭＡＣＨＩＮＥＲＹ㊀㊀㊀∗基金项目:中国石油天然气集团有限公司前瞻性基础性技术攻关项目 深井超深井优快钻井技术研究 (２０２１ＤＪ４１０１)ꎻ中国石油天然气集团有限公司关键核心技术攻关项目 万米超深层油气资源钻完井关键技术与装备研究 (２０２２ＺＧ０６)ꎻ油气钻完井技术国家工程研究中心基金项目 基于破岩过程扭矩自适应控制的井下减振提速机理研究 ꎻ中国石油集团直属院所项目 高温高压下ＰＤＣ钻头切削齿破岩系统研制 (ＣＰＥＴ２０２２－１０Ｓ)ꎮｖａｔｉｏｎｔｙｐｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔｂｉｔｓꎬｈｙｂｒｉｄｂｉｔｓａｎｄａｄａｐｔｉｖｅｂｉｔｓｃａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｒｉｌｌｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｂｉｔｌｉｆｅ.Ｔｈｅａｂｕｎｄａｎｔｄｏｗｎｈｏｌｅｄａｔａｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙｓｍａｒｔｂｉｔｓｃａｎｅｎｈａｎｃｅｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｏｆｄｅｅｐｒｏｃｋ￣ｂｒｅａｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｓａｎｄｒｏｃｋｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓꎬａｎｄｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｂｉｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｉｌａｎｄｇａｓｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｈｙｂｒｉｄꎬａｄａｐｔｉｖｅａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｂｉｔｓｓｈｏｕｌｄｂｅａｃｔｉｖｅｌｙｕｓｅｄｆｏｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅａｎｄｔｒａｎｓｐｌａｎ￣ｔｅｄꎬｓｏａｓｔｏｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｄｅｖｅｌｏｐｈｉｇｈ￣ｅｎｄｄｕｒａｂｌｅｂｉｔｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｄｅｅｐｏｉｌａｎｄｇａｓｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｏｒｄｅｅｐｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｄｒｉｌｌｉｎｇａｓｓｏｏｎａｓｐｏｓｓｉｂｌｅ.Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｆｉｎｄｉｎｇｓｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｓｅｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈ￣ｅｎｄＰＤＣｂｉｔｓａｓｗｅｌｌａｓｒｅｌａｔｅｄｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＰＤＣｂｉｔꎻＰＤＣｃｏｍｐａｃｔꎻｈｙｂｒｉｄｂｉｔꎻａｄａｐｔｉｖｅｂｉｔꎻｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｂｉｔꎻｈｏｍｅｍａｄｅ０㊀引㊀言油气钻井自ＰＤＣ钻头成功应用以来发生了 天翻地覆 的变化ꎬ尤其是经过诸如能显著提高抗研磨性和抗冲击性的聚晶金刚石复合层㊁增强金刚石层与硬质基底黏结强度的非平面界面技术ꎬ减轻扭转冲击的抗回旋技术ꎬ提高复合片热稳定性的滤钴工艺㊁基于计算流体力学的水力学优化㊁计算机辅助建模㊁基于大数据的钻头选型和个性化设计㊁智能制造技术等的创新技术[１－４]ꎮ近年来ＰＤＣ钻头发展极其迅速ꎬ其钻进性能和类型品种等已基本满足油气钻井的需求ꎬ且已占近８０％的世界油气市场份额ꎬ世界钻井总进尺数占比更是超过了９０％ꎬ但其仍有进一步改进提高的空间[５]ꎮ为了满足现代油气大位移井㊁长水平段水平井以及超深井的需求ꎬ各石油公司与科研院所都积极在诸如ＰＤＣ切削齿的材质㊁形状㊁加工工艺及其在钻头上的配置ꎬ钻头结构㊁水力学㊁切削原理和制造工艺等方面深入探索ꎮＰＤＣ钻头因在材料和切削原理上的局限性ꎬ对于深井中坚硬地层㊁强研磨性地层㊁软硬互层及砾石层㊁地热井钻进终归不能完全胜任ꎮ对上述难钻地层ꎬ除应用金刚石钻头外ꎬ近年来诞生的技术和材料革新型钻头㊁混合式钻头以及智能化钻头等都是重要的选择和开拓[６－８]ꎮ笔者从国内国外两方面梳理了近年来出现的新型钻头ꎬ介绍了新型钻头的结构特征㊁工作原理和应用状况等ꎬ分析了国内油气井用ＰＤＣ钻头研发所面临的挑战ꎬ进而对油气井用ＰＤＣ钻头的研发趋势进行了展望ꎬ以期为高端ＰＤＣ钻头的国产化㊁系列化工作和相关从业人员提供借鉴ꎮ１㊀国外油气井用ＰＤＣ钻头发展概况１ １㊀技术㊁材料革新型高效钻头近年来ꎬＮＯＶ公司推出了ＨｅｌｉｏｓＩｍｐａｃｔ(见图１ａ)与ＩＯＮ＋Ａｌｐｈａ切削齿技术(见图１ｂ)ꎬ将上述切削齿配置于不同的钻头并且针对不同区域进行相应的技术升级ꎬ形成了诸如用于地热钻井Ｐｈｏｅｎｉｘ钻头系列(见图２ａ)㊁与水力剪切喷嘴配合用于强化岩石剪切损伤的Ｔｅｋｔｏｎｉｃ钻头系列(见图２ｂ)㊁用于美国市场的Ｐｕｒｓｕｉｔ钻头系列(见图２ｃ)等ꎮ上述钻头在钻进硬岩与研磨性地层时热稳定性㊁抗研磨性㊁抗冲击性及导向性等方面有明显提升ꎬ成功应用于美国㊁拉丁美洲㊁印度尼西亚等地区的油气田ꎮＳｃｈｌｕｍｂｅｒｇｅｒ公司通过本身的技术积淀及收购ＳｍｉｔｈＢｉｔ公司积累了大量的切削齿㊁新材料和钻头的专利技术ꎬ例如ＯＮＹＸ３６０Ｒｏｌｌｉｎｇ㊁ＡｘｅＢｌａｄｅＥｌｅｍｅｎｔ㊁ＳｔｉｎｇｅｒＥｌｅｍｅｎｔ㊁ＨｙｐｅｒＢｌａｄｅ切削齿专利(见图１ｃ~图１ｆ)㊁增强切削齿强度及攻击性的Ａｅ￣ｇｉｓ超级涂层技术(见图１ｇ)ꎮ采用上述先进切削齿技术的ＦｉｒｅＳｔｏｒｍ/ＳＨＡＲＣ/Ａｅｇｉｓ/Ｓｐｅａｒ系列钻头(见图１㊁图２ｄ~图２ｆ)㊁扩孔钻头和空气锤等特殊用途钻头ꎬ在油气钻井中得到了广泛的应用ꎬ能够以较高的钻进效率和工作寿命钻进某些硬岩和研磨性地层等[９－１３]ꎮＨａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ在２０１７年推出了２款新型切削齿ꎬＣｒｕｚｅｒ旋转吃深控制单元用于常规固定齿钻头ꎬ降低破岩扭矩和钻头摩阻㊁减少钻进过程中热量的产生㊁强化钻进性能ꎬ在长水平段Ｓ形井眼轨迹中展现了较好的效果[１４](见图２ｇ)ꎻＧｅｏｍｅｔｒｉｘ４ＤＣｕｔ￣ｔｅｒｓ通过对切削齿结构进行优化设计ꎬ使其在降低摩阻㊁促进岩屑排出㊁降低切削齿热降解方面具有较大的优势(见图１ｈ)ꎮ应用在墨西哥湾花岗岩－页岩地层中ꎬ机械钻速翻倍ꎬ同时最大化降低了金刚石材料的热降解ꎮＢａｋｅｒＨｕｇｈｅｓ基于所研发的能够适用于砾石层㊁夹层中的ＳｔａｙＴｕｒｅ切削元件和抗磨损且保持自锐的ＳｔａｙＣｏｏｌ切削齿(见图１ｉ㊁图１ｊ)ꎬ推出了Ｄｙｎａｍｕｓ抗涡动钻头系列(见图２ｈ)ꎬ能够明显缩短定向井滑动钻进时间ꎬ提高整体机械钻速和井身质量ꎬ实现较少的起下钻次数ꎬ提高钻头机械能量２ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２４年㊀第５２卷㊀第２期利用率ꎮ为了满足特殊工艺井㊁特殊区域㊁特殊层位的要求ꎬ特别在大位移井㊁水平井㊁非常规油气井㊁地热井等发挥钻头的最大效能ꎬ减少钻头失效情况的发生ꎬ延长钻头寿命并降低钻井成本ꎬ各石油公司推出了诸多个性化定制的新型钻头ꎬ并形成了各自的产品系列ꎮ如能提高水力能量利用率的Ｓｐｌｉｔ￣Ｂｌａｄｅ钻头(见图２ｉ)㊁减轻横向振动的Ｃｏｕｎｔｅｒ￣Ｆｏｒｃｅ钻头(见图２ｊ)㊁用于定向井造斜的ＥＶＯＳＰＤＣ钻头(见图２ｋ)㊁适用于旋转导向钻井的ＬｙｎｇＰＤＣ钻头㊁ＳｅｅｋｅｒＰＤＣ钻头(见图２ｌ)等ꎬ均取得了良好的效果[１５－１８]ꎮ图１㊀新型切削齿技术Ｆｉｇ １㊀Ｎｅｗｃｕｔｔｅｒｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ图２㊀基于技术＆材料革新的新型钻头Ｆｉｇ ２㊀Ｎｅｗｂｉｔｓｂａｓｅｄｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｍａｔｅｒｉａｌｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ３ ２０２４年㊀第５２卷㊀第２期呼怀刚ꎬ等:国内外ＰＤＣ钻头新进展与发展趋势展望㊀㊀㊀１ ２㊀混合式钻头针对ø３１１ｍｍ及更大直径井段增多致使全井钻井周期和钻井成本增加这一问题ꎬ胜利钻井工艺研究院曾进行了双级ＰＤＣ钻头的相关理论与试验研究(见图３ａ)ꎬ但限于切削齿材料㊁加工工艺㊁钻头寿命等限制并未大规模推广ꎮ２０１１年ＢａｋｅｒＨｕｇｈｅｓ推出了ＰＤＣ钻头与牙轮钻头组合的ＫｙｍｅｒａＭａｃｈ和ＫｙｍｅｒａＸｔｒｅｍｅ混合式钻头(见图３ｂ)ꎬ主要针对深井硬地层㊁砾石层和软硬互层等可能产生严重黏滑振动的地层ꎬ借助于牙轮钻头侵入能力和ＰＤＣ钻头高效剪切作用ꎬ提高钻头破岩效率㊁降低可能出现的ＰＤＣ复合片的冲击损伤㊁提高定向井中钻头的定向能力等ꎬ在中国㊁美国㊁加拿大等地的油田应用ꎬ均取得了良好的效果[１９－２０]ꎮ２０１２年ＮＯＶ公司针对坚硬火成岩地层井段研发了ＳｐｅｅｄＤｒｉｌｌ同心双径ＰＤＣ钻头(见图３ｃ)ꎬ与低速高扭动力钻具配合使用ꎬ钻进包含火成岩地层在内的整个井段ꎬ能够明显提高钻进效率ꎬ定向钻进过程中轨迹控制较为理想ꎬ达到了预期效果[２１]ꎮ２０１３年ＮＯＶ公司推出ＦｕｓｅＴｅｋ混合式钻头(见图３ｄ)ꎬ针对中硬－坚硬和强研磨性地层ꎬ结合ＰＤＣ切削齿的高剪切性能与孕镶块的强抗研磨性ꎬ在中国㊁非洲㊁北美等地进行了大量应用ꎬ与常规ＰＤＣ钻头或牙轮钻头相比ꎬ能够明显提高钻进效率ꎬ钻头进尺也增加了１~３倍[２２]ꎮ２０１４年ＳｈｅａｒＢｉｔｓ公司推出Ｐｅｘｕｓ混合式钻头(见图３ｅ)ꎬ将硬质合金齿与ＰＤＣ复合片有机结合ꎬ当钻遇井段上部砾石层时利用可转动硬质合金齿侵入地层形成破碎坑ꎬ降低后排ＰＤＣ切削齿剪切破岩的难度ꎻ在钻遇下部较软的砂岩和页岩时ꎬ则主要依靠ＰＤＣ复合片进行大体积剪切破碎ꎮ在加拿大冰川冰碛物中应用ꎬＰｅｘｕｓ混合式钻头完整钻穿冰碛物地层[２３－２４]ꎮ２０１９年Ｈａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ公司推出了Ｃｒｕｓｈ＆Ｓｈｅａｒ混合式钻头(见图３ｆ)ꎬ将传统ＰＤＣ钻头高效破岩的能力与滚动元件降低破岩扭矩的特点有机结合ꎬ２种切削结构显著增强了钻头在软硬互层或过渡性地层中的破岩稳定性ꎬ钻进效率大幅提升ꎮ钻头在白俄罗斯某定向井中成功钻穿塑性页岩地层ꎬ一趟钻实现进尺１８４１ｍꎬ平均机械钻速２３ ７ｍ/ｈ[２５]ꎮ图３㊀新型混合式钻头Ｆｉｇ ３㊀Ｎｅｗｈｙｂｒｉｄｂｉｔｓ１ ３㊀智能化钻头２０１７年ＢＨＧＥ油气公司发布的ＴｅｒｒＡｄａｐｔ智能钻头可根据持续变化的地层特征自动调节钻头的切削深度(ＤＯＣ)ꎬ在提高机械钻速的同时减缓黏滑现象ꎬ克服了常规ＰＤＣ钻头切削深度控制的局限性(见图４ａ)ꎮ可调节的ＤＯＣ控制单元收缩特性避免了切削齿对地层的过度切削ꎬ从而防止黏滑现象导致的钻头过早失效ꎮø２１５ ９ｍｍＴｅｒｒＡｄａｐｔ智能钻头的现场试验结果证实该钻头可以有效抑制黏滑振动ꎬ拓宽了钻头稳定钻进的使用参数范围ꎬ提高了钻进效率[２６－２７]ꎮ２０１８年Ｈａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ公司推出了概念产品Ｃｅｒｅ￣ｂｒｏＦｏｒｃｅ自动感知钻头(见图４ｂ)ꎬ通过在钻头内部设置多种传感器实现钻头工况数据的实时采集ꎬ以减少地面数据测量的不确定性ꎮ该钻头井下所能获取的数据包括:振动㊁钻压㊁扭矩及液体压力４ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２４年㊀第５２卷㊀第２期等ꎬ使得地面操作人员可以对钻头在井下的实际工况进行充分的掌握ꎬ从而对钻进参数等进行实时调节ꎬ最大化钻进效率[２８]ꎮ２０２０年ＮＯＶ提出了通过水力参数来实现钻头切削结构或者吃入深度控制单元对地层特征的 智能适应 ꎬ并初步研发出Ｓｍａｒｔ￣ａｄａｐｔｉｖｅ钻头(见图４ｃ)ꎮ该钻头的设想是在钻进上下不同地层时可以实现刀翼数量的自动或人为控制ꎬ从而减少不必要的起下钻次数ꎬ为此ＮＯＶ公司设计出了工业样品ꎬ其实际效果有待进一步现场验证[２８]ꎮ２０２１年ＮＯＶ公司推出了一款ＢｉｔＩＱ钻头传感器ꎬ通过将传感器安装在ＰＤＣ钻头接头处(见图４ｄ)ꎬ可以实现对钻头振动(包括轴向㊁横向和切向振动ꎬ量程为ʃ１２０Ｇ)㊁井底温度(０~１２５ħ)及钻头转速(ʃ６６６ｒ/ｍｉｎ)在内的信息进行高频率(采样频率１２８Ｈｚ)测量㊁存储和数据统计ꎬ安装与操作较为简单ꎬ无需再经常安排额外操作人员ꎮ起钻后ꎬ使用专用手机应用对传感器存储数据进行下载并上传至云端系统进行数据处理ꎬ通过自动生成的分析报告ꎬ可以获得钻头磨损情况与井下振动之间的相关性ꎬ为后续钻头优化设计㊁提高钻头性能提供数据支撑ꎮ图４㊀智能化钻头Ｆｉｇ ４㊀Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｂｉｔｓ２㊀国内油气井用ＰＤＣ钻头发展概况国内新型钻头的研发路线如下ꎮ①基于改变钻头井底的射流形式进而提高辅助破岩效果ꎬ有自激共振式钻头㊁空化射流钻头㊁脉冲空化多孔射流钻头㊁自旋式喷嘴射流钻头等ꎮ②通过设计并改变常规ＰＤＣ钻头的切削结构ꎬ使钻头在井底的破岩方式发生变化ꎻ或者通过钻进过程中改变井底应力状况ꎬ降低岩石的抗钻特性ꎬ进而达到提高破岩效率的目的ꎮ有差压步进式钻头㊁微心钻头㊁旋切模块式钻头和环脊式ＰＤＣ钻头等ꎮ③集井下数据采集和钻头动态行为监测为一体的智能钻头ꎬ将 黑匣子 (传感器)布置在钻头本体上ꎬ用于实时监测钻头的钻压㊁扭矩㊁转速㊁加速度㊁冲击载荷以及井底温度等信息ꎬ国内中石油工程院㊁胜利钻井工艺研究院等单位均开展了相关研究ꎬ开发的样机已初步进行了现场试验ꎬ达到了预期的目的ꎮ２ １㊀新型射流式ＰＤＣ钻头国内部分研究团队在自激振荡(水力脉冲空化射流)理论与应用方面做了大量的工作[２９－３０]ꎬ空化射流的产生是基于在钻头上部(内部)添加自激振荡工具或结构ꎬ使用空化射流喷嘴或者脉冲空化射流耦合发生器ꎬ利用瞬态流和水声学原理调制射流流场ꎬ使射流剪切涡脱落㊁演化ꎬ发展成为大尺度涡环结构ꎬ诱导空化的发生ꎮ现阶段所研发的空化射流ＰＤＣ钻头㊁脉冲空化多孔射流钻头也是基于上述原理ꎬ当流场中的空化气泡发生溃灭时会释放高温高压冲击波ꎬ进而提高空化射流的冲蚀性能ꎬ现场应用机械钻速平均提高３０％~４０％ꎮ２ ２㊀结构创新型ＰＤＣ钻头近年来ꎬ国内石油高校㊁企业加大了对于新型结构钻头的创新力度ꎬ从破岩方法㊁破岩机理[３１－３３]上做了诸多有益的探索ꎮ中国石油大学(华东)与中石油工程院在深井大尺寸井眼段长度增加㊁可钻性变差㊁常规ＰＤＣ钻头钻速低㊁提速难的背景下ꎬ从降低深井岩石抗钻强度㊁增强钻头攻击能量２个角度出发ꎬ共同研发了一种自适应同心双径的ＰＤＣ钻头(命名为差压步进式钻头)[３４](见图５ａ)ꎮ室内试验与理论计算结果均表明ꎬ该钻头能够明显提高机械钻速(提速幅度为６８％~３３０％)ꎬ在较小的破岩扭矩增加(增加６９％)的情况下实现钻速的大幅度提升(提高２８０％)ꎮ同时弹性元件的存在使得钻压在领扩眼钻头之间可以自适应分配ꎬ提高了破岩能量利用率ꎬ进而最大化钻头的破岩效率[３５]ꎮ为了使常规ＰＤＣ钻头在深部难钻地层中的机械钻速有进一步的提升ꎬ中石油工程院研发了一种５ ２０２４年㊀第５２卷㊀第２期呼怀刚ꎬ等:国内外ＰＤＣ钻头新进展与发展趋势展望㊀㊀㊀含亥姆霍兹共振腔的自激共振式钻头(见图５ｂ)ꎬ该钻头水力激振腔引发的超高频振动能够使钻头与所钻地层之间发生共振ꎬ进而降低岩石强度㊁提高破岩效率ꎮ室内试验中平均机械钻速较常规ＰＤＣ钻头提高８０％以上ꎮ为解决普通ＰＤＣ钻头形成的岩屑细碎㊁无法满足岩屑录井要求ꎬ胜利钻井工艺研究院㊁西南石油大学分别研发了一款微心ＰＤＣ钻头[３６－３７]ꎮ此类微取心ＰＤＣ钻头取消了常规ＰＤＣ钻头心部的主切削齿ꎬ设置特殊的水力结构ꎬ使钻头心部在钻进过程中形成一定直径的竖直岩心并适时折断ꎬ通过负压抽吸作用将断的微岩心从钻头体内部流道带离井底ꎮ室内及现场试验结果表明ꎬ该钻头采集的岩心以柱状为主ꎬ岩性的完整性和采集率较高ꎬ可以代替牙轮钻头在岩屑录井井段使用ꎮ中国石油大学㊁西南石油大学等相关学者从破岩方式上对常规ＰＤＣ钻头做了有益的探索与改进ꎬ研发了刮刀轮式[３８]㊁旋转模块式[３９]㊁旋切式[４０]㊁环脊式[４１]ＰＤＣ钻头ꎮ此类钻头在常规ＰＤＣ钻头的基础上加装了旋转切削模块(见图５ｃ)ꎬ与固定式ＰＤＣ切削齿 交叉刮切 破碎岩石ꎬ期望旋转切削模块中切削单元轮流工作方式能够提高钻头的整体破岩效率ꎮ环脊式ＰＤＣ钻头(见图５ｄ)则是在钻头的布齿区域内ꎬ至少有一个不设置主切削齿的环形空白带(简称 环带 )ꎬ且在刀翼的环带相应位置处开设周向贯通的凹槽ꎬ在凹槽底面或侧面可设置二级切削齿ꎮ目前ꎬ该类钻头多处于概念设计㊁室内测试阶段ꎬ距现场应用尚有较大距离ꎮ图５㊀结构创新型ＰＤＣ钻头Ｆｉｇ ５㊀ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌｉｎｎｏｖａｔｉｖｅＰＤＣｂｉｔｓ２ ３㊀中石油新型ＰＤＣ钻头的应用情况依托中石油工程院休斯顿研发中心ꎬ在宝石机械㊁渤海中成㊁川庆钻探㊁长城钻探等生产单位的大力协作下ꎬ通过 十三五 持续攻关ꎬ中石油形成了从复合片材料及加工工艺㊁ＰＤＣ钻头设计加工及应用一体化的专有技术[４２]ꎮ为解决砂砾岩㊁火山岩㊁灰岩㊁云岩㊁燧石等难钻地层提速瓶颈问题ꎬ中石油休斯顿研究中心突破金刚石复合片选粉处理工艺㊁粉料封装工艺以及深度脱钴工艺ꎬ形成了硬质合金基体(见图６ａ㊁图６ｂ)设计与试验评价方法ꎬ并首创三维凸脊形非平面齿(见图６ｃ)ꎬ抗冲击性由３００Ｊ提升至４００Ｊ以上ꎬ较常规平面ＰＤＣ切削齿抗冲击性能提高９倍以上㊁断裂韧性提高４０％ꎻ脱钴深度由４００~６００μｍ提升至８００~１２００μｍꎬ通过全角度脱钴ꎬ切削齿的抗研磨性和热稳定性得到了全面提升ꎬ延长钻头使用寿命ꎮ基于性能优异的非平面切削齿研发了３个系列１１种尺寸２２个型号的ＰＤＣ钻头产品(见图６ｄ)ꎬ在新疆㊁塔里木㊁西南㊁大庆等油田复杂难钻地层现场应用１０００余井次ꎬ平均进尺和机械钻速提高２９％和５７％以上ꎬ屡创国内五大盆地多项新的钻井纪录ꎮ图６㊀中石油研发的高效异形ＰＤＣ切削齿及Ｔｒｉｄｏｎ系列ＰＤＣ钻头Ｆｉｇ ６㊀Ｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｓｐｅｃｉａｌ￣ｓｈａｐｅｄＰＤＣｃｕｔｔｅｒｓａｎｄＴｒｉｄｏｎＰＤＣｂｉｔｓｏｆＣＮＰＣ ６ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２４年㊀第５２卷㊀第２期㊀㊀中国石油针对不同区块㊁不同井型㊁不同地层㊁不同井段实施 一井一策ꎬ一层一策 的个性化钻头设计与应用方案ꎮ中石油工程院与渤海装备联合研制的川渝页岩气㊁玛湖致密油水平段专用ＰＤＣ钻头(见图７ａ㊁图７ｂ)ꎬ通过复合片深度脱钴与优选㊁刀翼和布齿优化等设计ꎬ显著提高了钻头的攻击和导向性能ꎮ现场应用３０余井次ꎬ在川渝页岩气井钻进ꎬ平均单趟进尺１０００ｍ以上ꎻ在玛湖区块玛ＸＸＸ井乌尔禾组地层钻进ꎬ单趟进尺３２５ｍꎬ平均机械钻速５ｍ/ｈꎬ与进口ＰＤＣ钻头相当ꎮ川庆钻探公司针对川渝页岩气三开可钻性差的难题ꎬ研发了混合布齿㊁常规螺杆专用和旋转导向专用的系列个性化ＰＤＣ钻头(见图７ｃ㊁图７ｄ)ꎬ其中常规螺杆专用钻头的平均机械钻速和单趟进尺分别为７ ７ｍ/ｈ和５１０ｍꎬ同比提高１１ ４％和１８ ５％ꎬ单只钻头的最高进尺达１２８８ｍꎻ旋转导向专用钻头的平均机械钻速和单趟进尺分别为１１ ６ｍ/ｈ和１０９３ｍꎬ同比提高４３％和４８％ꎬ单只钻头的最高进尺１５８６ｍꎮ宝鸡石油机械有限责任公司研制的ＰＤＣ－牙轮复合钻头ꎬ规格在ø１４９ ２~ø４４４ ５ｍｍ(ø５ ~ø１７⅟ ｉｎ)之间ꎬ在川渝㊁松辽盆地等难钻地层累计应用２８６只ꎬ与ＰＤＣ钻头相比ꎬ钻头进尺和平均机械钻速分别提高２０％~１０８％和１０％~７５％ꎮ图７㊀中石油部分专打ＰＤＣ钻头Ｆｉｇ ７㊀ＰＤＣｂｉｔｓｆｏｒｓｐｅｃｉａｌｉｚｅｄｄｒｉｌｌｉｎｇｏｆＣＮＰＣ３㊀国内ＰＤＣ钻头研发面临挑战３ １㊀油气勘探所面临的形势随着塔里木盆地大北㊁博孜㊁克深㊁顺北超深层ꎬ准噶尔盆地南缘深层超深层㊁玛湖吉木萨尔页岩油气ꎬ四川盆地川东㊁川西北㊁川中古隆起北斜坡ꎬ大庆古龙页岩油气等一大批大油田的发现ꎬ 十四五 及今后若干年增储上产的重点仍然是深层超深层ꎮ而在上述地层中钻进依然面临地层可钻性差导致的破岩效率低㊁砾石层及软硬交互地层引起钻头振动造成先期损坏㊁深井大尺寸井眼钻井周期长㊁钻头用量大等严峻挑战ꎮ例如川西地区的须家河组㊁二叠系等地层可钻性差８~１０级㊁研磨性强８~１０级ꎬ金宝石组石英含量高达９０％以上ꎬ钻头破岩效率较低ꎬ吴家坪组－栖霞组机械钻速仅１ ２９ｍ/ｈꎬ钻头进尺小于６０ｍꎻ大庆深部地层的流纹岩㊁花岗岩㊁砾岩等难钻地层ꎬ可钻性达８~１０级ꎬ钻头钻进过程振动剧烈且频繁ꎬ平均进尺５６ｍꎬ机械钻速１ ３０ｍ/ｈꎬ单井钻头用量大(水平井平均用量３６只ꎬ直井１０只)ꎻ库车山前地区的砾石层平均段长超５２００ｍꎬ砾石含量高㊁粒径大ꎬ机械钻速平均仅为２ｍ/ｈꎬ巴什基奇克组等复杂地层厚度占全井４％~２１％ꎬ钻时占全井２５％~５１％ꎬ钻头用量占全井４０％~６２％ꎮ３ ２㊀高端钻头研发所面临的瓶颈问题首先是基础学科领域有待进一步突破ꎬ其中新型钻头基体的材料研发㊁金刚石材料与基底的黏结工艺㊁深部高温高压复杂地层钻头与岩石相互作用机理亟需科研攻关ꎮ其次是ＰＤＣ钻头设计㊁模拟㊁加工㊁后评价一体化的智能设计制造技术有待进一步集成升级ꎬ具有特殊工况㊁地层适应性的个性化钻头模块化设计软件㊁性能模拟与磨损预测软件㊁五轴数控加工与自动化检测平台等方面亟待优化升级和功能开发ꎮ再次是钻头创新研发与应用进度尚不匹配ꎬ国内石油高校在新型结构钻头创新㊁理论计算与数值模拟上具有先天性优势ꎬ而国内相关企业则在ＰＤＣ钻头加工生产㊁科学试验㊁产业化应用方面具有得天独厚的有利条件ꎬ两者之间的联通渠道有待进一步加速拓宽ꎬ以发挥各自的比较优势ꎮ最后是国内钻头研发尚需一条或多条明确的开发线路ꎬ多为单点创新性研发ꎬ系统性㊁系列性㊁特殊地层适用性较国外知名钻头公司还有一定的差距ꎮ７ ２０２４年㊀第５２卷㊀第２期呼怀刚ꎬ等:国内外ＰＤＣ钻头新进展与发展趋势展望㊀㊀㊀４㊀结论与展望(１)将ＰＤＣ切削齿与其他类型切削元件进行有机结合㊁在结构参数和材料等方面进行不同组合的混合式钻头已成为国际上油气井钻头发展的重要趋势之一ꎮ(２)以ＢＨＧＥ油气公司ＴｅｒｒＡｄａｐｔ智能钻头为代表ꎬ通过对切削结构或吃深控制单元进行自动控制ꎬ在抑制黏滑振动和减小钻头冲击损坏方面表现出色ꎬ也逐渐成为油气井用钻头的研发方向之一ꎮ(３)以Ｈａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ公司的ＣｅｒｅｂｒｏＦｏｒｃｅ自动感知钻头为代表ꎬ将信息采集传感器集成于钻头内ꎬ实现井下工况的实时监测与反馈ꎮ随着科技与材料科学的进一步发展ꎬ智能感知钻头终将普遍用于油气行业ꎬ实现基于测量信息的钻进过程实时优化㊁信息存储用于钻后分析ꎮ钻头供应商需要与钻井承包商深度合作ꎬ甄别井底所获取的信息哪些具有较大的价值ꎬ并将上述数据以最快的速度发挥其最大的价值ꎮ(４)钻头的个性化设计始终是深部复杂地层提高破岩效率㊁长水平段水平井实现 一趟钻 目标的必然选择与要求ꎮ针对细化的区块㊁工况㊁地层等大力实施 一井一策ꎬ一层一策 的个性化钻头设计与应用方案ꎻ同时ꎬＰＤＣ钻头研发也应与配套钻井工艺㊁钻井工具㊁导向工具集成化服务相结合ꎬ以最大化钻头与底部钻具的组合潜能ꎬ尽可能实现不同复杂地层中的一趟钻完钻ꎮ参㊀考㊀文㊀献[１]㊀左汝强.国际油气井钻头进展概述(一):Ｋｙｍｅｒａ组合式(Ｈｙｂｒｉｄ)钻头系列[Ｊ].探矿工程(岩土钻掘工程)ꎬ２０１６ꎬ４３(１):４－６.ＺＵＯＲＱ.Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｂｉｔｓｆｏｒｏｉｌａｎｄｇａｓｗｅｌｌ(１)－ｋｙｍｅｒａｈｙｂｒｉｄｂｉｔ[Ｊ].Ｅｘｐｌｏ￣ｒａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ(Ｒｏｃｋ＆ＳｏｉｌＤｒｉｌｌｉｎｇａｎｄＴｕｎｎｅ￣ｌｉｎｇ)ꎬ２０１６ꎬ４３(１):４－６[２]㊀左汝强.国际油气井钻头进展概述(三):ＰＤＣ钻头发展进程及当今态势(上)[Ｊ].探矿工程(岩土钻掘工程)ꎬ２０１６ꎬ４３(３):１－８.ＺＵＯＲＱ.Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｂｉｔｓｆｏｒｏｉｌａｎｄｇａｓｗｅｌｌ(３)－ＰＤＣｂｉｔｓｐｒｏｇｒｅｓｓａｎｄｐｒｅｓｅｎｔｔｒｅｎｄ(Ⅰ)[Ｊ].ＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ(Ｒｏｃｋ＆ＳｏｉｌＤｒｉｌｌｉｎｇａｎｄＴｕｎｎｅｌｉｎｇ)ꎬ２０１６ꎬ４３(３):１－８ [３]㊀左汝强.国际油气井钻头进展概述(四):ＰＤＣ钻头发展进程及当今态势(下)[Ｊ].探矿工程(岩土钻掘工程)ꎬ２０１６ꎬ４３(４):４０－４８.ＺＵＯＲＱ.Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｂｉｔｓｆｏｒｏｉｌａｎｄｇａｓｗｅｌｌ(４)－ＰＤＣｂｉｔｓｐｒｏｇｒｅｓｓａｎｄｐｒｅｓｅｎｔｔｒｅｎｄ(Ⅱ)[Ｊ].ＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ(Ｒｏｃｋ＆ＳｏｉｌＤｒｉｌｌｉｎｇａｎｄＴｕｎｎｅｌｉｎｇ)ꎬ２０１６ꎬ４３(４):４０－４８ [４]㊀万夫磊ꎬ韩烈祥ꎬ姚建林.个性化钻头技术研究与展望[Ｊ].钻采工艺ꎬ２０２０ꎬ４３(４):１６－１９.ＷＡＮＦＬꎬＨＡＮＬＸꎬＹＡＯＪＬ.Ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｐｒｏｓ￣ｐｅｃｔｏｆｐｅｒｓｏｎａｌｉｚｅｄｂｉｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ[Ｊ].Ｄｒｉｌｌｉｎｇ＆Ｐｒｏ￣ｄｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２０ꎬ４３(４):１６－１９ [５]㊀ＳＣＯＴＴＤꎬＨＵＧＨＥＳＢ.Ａｂｉｔｏｆｈｉｓｔｏｒｙ:ｏｖｅｒｃｏｍｉｎｇｅａｒｌｙｓｅｔｂａｃｋｓꎬＰＤＣｂｉｔｓｎｏｗｄｒｉｌｌ９０％－ｐｌｕｓｏｆｗｏｒｌｄ￣ｗｉｄｅｆｏｏｔａｇｅ[ＥＢ/ＯＬ].(２０１５－０７－０７)[２０１６－０５－２４].ｈｔｔｐ:ʊｗｗｗ.ｄｒｉｌｌｉｎｇｃｏｎｔｒａｃｔｏｒ.ｏｒｇ/ａ－ｂｉｔ－ｏｆ－ｈｉｓｔｏｒｙ－ｏｖｅｒｃｏｍｉｎｇ－ｅａｒｌｙ－ｓｅｔｂａｃｋｓ－ｐｄｃ－ｂｉｔｓ－ｎｏｗ－ｄｒｉｌｌ－９０－ｐｌｕｓ－ｏｆ－ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ－ｆｏｏｔａｇｅ－３５９３２ [６]㊀刘丁源ꎬ李军ꎬ高德伟ꎬ等.ＰＤＣ钻头在砾岩地层中的破岩机理与适应性分析[Ｊ].石油机械ꎬ２０２３ꎬ５１(７):５１－５８ꎬ６７.ＬＩＵＤＹꎬＬＩＪꎬＧＡＯＤＷꎬｅｔａｌ.ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎｒｏｃｋｂｒｅａｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙｏｆＰＤＣｂｉｔｉｎｃｏｎ￣ｇｌｏｍｅｒａｔｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０２３ꎬ５１(７):５１－５８ꎬ６７[７]㊀ＡＬ￣ＡＪＭＩＫꎬＡＬ￣ＨＡＭＡＤＩＥꎬＢＡＱＥＲＹꎬｅｔａｌ.Ｎｅｗｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃｄｕａｌ￣ｄｉａｍｅｔｅｒｆｉｘｅｄ￣ｃｕｔｔｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂｉｔｄｒｉｌｌｓ３５％ｆａｓｔｅｒａｎｄｓａｖｅｓｏｐｅｒａｔｏｒｄｒｉｌｌｉｎｇｔｉｍｅｔｈｒｏｕｇｈｃｈａｌｌｅｎｇｉｎｇａｂｒａｓｉｖｅｓａｎｄｓｔｏｎｅｉｎｏｎｅｏｆｔｈｅｌａｒｇｅｓｔｒｅｓ￣ｅｒｖｏｉｒｓｉｎｔｈｅｍｉｄｄｌｅｅａｓｔ[Ｃ]ʊＳＰＥ/ＩＡＤＣＭｉｄｄｌｅＥａｓｔＤｒｉｌｌｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎ.ＡｂｕＤｈａｂｉ:ＳＰＥꎬ２０１６:ＳＰＥ１７８２０８－ＭＳ. [８]㊀龙伟ꎬ况雨春ꎬ何璟彬ꎬ等.水平井ＰＤＣ钻头黏滑振动规律试验研究[Ｊ].石油机械ꎬ２０２３ꎬ５１(９):１８－２５.ＬＯＮＧＷꎬＫＵＡＮＧＹＣꎬＨＥＪＢꎬｅｔａｌ.Ｔｅｓｔｏｎｓｔｉｃｋ￣ｓｌｉｐｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆＰＤＣｂｉｔｉｎｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌｓ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０２３ꎬ５１(９):１８－２５ [９]㊀ＺＨＡＮＧＹＨꎬＢＡＫＥＲＲꎬＢＵＲＨＡＮＹꎬｅｔａｌ.Ｉｎｎｏ￣ｖａｔｉｖｅｒｏｌｌｉｎｇＰＤＣｃｕｔｔｅｒｉｎｃｒｅａｓｅｓｄｒｉｌｌｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｍ￣ｐｒｏｖｉｎｇｂｉｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｃｈａｌｌｅｎｇｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ[Ｃ]ʊＳＰＥ/ＩＡＤＣＤｒｉｌｌｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ.Ａｍｓｔｅｒｄａｍ:ＳＰＥꎬ２０１３:ＳＰＥ１６３５３６－ＭＳ.[１０]㊀ＰＬＡＴＴＪꎬＶＡＬＬＩＹＡＰＰＡＮＳꎬＫＡＲＵＰＰＩＡＨＶ.Ｉｎ￣ｎｏｖａｔｉｖｅｒｏｌｌｉｎｇｃｕｔｔｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｆｏｏｔａｇｅａｎｄＲＯＰｉｎｌａｔｅｒａｌａｎｄｖｅｒｔｉｃａｌｇａｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎＳａｕｄｉＡｒａｂｉａ[Ｃ]ʊＳＰＥ/ＩＡＤＣＭｉｄｄｌｅＥａｓｔＤｒｉｌｌ￣ｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎ.ＡｂｕＤｈａ￣ｂｉ:ＳＰＥꎬ２０１６:ＳＰＥ１７８２０１－ＭＳ.[１１]㊀ＦＡＲＯＵＫＨꎬＥＬＷＥＫＥＥＬＷꎬＳＨＯＫＲＹＡＥꎬｅｔａｌ.ＩｎｎｏｖａｔｉｖｅＰＤＣｂｉｔｄｅｓｉｇｎｉｎｃｒｅａｓｅｓｄｒｉｌｌｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ８ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２４年㊀第５２卷㊀第２期ｉｎＥｇｙｐｔ ｓｎｏｔｏｒｉｏｕｓｌｙｄｉｆｆｉｃｕｌｔｗｅｓｔｅｒｎｄｅｓｅｒｔｄｅｅｐｌｉ￣ｔｈｏｌｏｇｙｃｏｌｕｍｎ[Ｃ]ʊＳＰＥＮｏｒｔｈＡｆｒｉｃａＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎ.Ｃａｉｒｏ:ＳＰＥꎬ２０１５:ＳＰＥ１７５７５６－ＭＳ.[１２]㊀ＳＡＮＣＨＥＺＪＬꎬＣＡＲＲＩＺＯＨꎬＳＡＬＧＡＤＯＪꎬｅｔａｌ.ＡｄｖａｎｃｅｄｄｒｉｌｌｉｎｇａｎｄｌｏｇｇｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｇｉｖｅｎｅｗｌｉｆｅｔｏａｇｉｎｇｆｉｅｌｄｓｉｎＥｃｕａｄｏｒｂｙｅｎａｂｌｉｎｇｒｅｅｎｔｒｙｄｒｉｌｌ￣ｉｎｇ[Ｃ]ʊＳＰＥＬａｔｉｎＡｍｅｒｉｃａｎａｎｄＣａｒｉｂｂｅａｎＰｅｔｒｏ￣ｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ.Ｑｕｉｔｏ:ＳＰＥꎬ２０１５:ＳＰＥ１７７０８７－ＭＳ.[１３]㊀ＶＡＮＨＥＥＫＥＲＥＮＨꎬＳＴＯＲＭＲꎬＫＲＡＡＮＡＶꎬｅｔａｌ.Ｃｏｎｉｃａｌｄｉａｍｏｎｄｅｌｅｍｅｎｔｂｉｔｓｅｔｓｎｅｗｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｂｅｎｃｈｍａｒｋｓｄｒｉｌｌｉｎｇｈａｒｄａｎｄａｂｒａｓｉｖｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓꎬｏｆｆ￣ｓｈｏｒｅＮｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ[Ｃ]ʊＳＰＥＮｏｒｔｈＡｆｒｉｃａＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎ.Ｃａｉｒｏ:ＳＰＥꎬ２０１５:ＳＰＥ１７５８５９－ＭＳ.[１４]㊀ＨａｌｌｉｂｕｒｔｏｎＩｎｃ.ＯｐｅｒａｔｏｒｓｅｔｓｂｅｎｃｈｍａｒｋｄｒｉｌｌｉｎｇｌｏｎｇｌａｔｅｒａｌＳ￣ｓｈａｐｅｗｅｌｌ[ＥＢ/ＯＬ].(２０１９－１０－０６)[２０２０－０３－２４].ｈｔｔｐｓ:ʊｗｗｗ.ｈａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ.ｃｏｍ/ｅｎ/ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ/ｏｐｅｒａｔｏｒ－ｓｅｔｓ－ｎｅｗ－ｂｅｎｃｈｍａｒｋ－ｄｒｉｌｌｉｎｇ－ｌｏｎｇ－ｌａｔｅｒａｌ－ｓ－ｓｈａｐｅｄ－ｗｅｌｌ.[１５]㊀ＭＥＬＩＲꎬＳＡＬＡＳＣꎬＭＡＲＴＩＮＲꎬｅｔａｌ.ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＢＨＡｓｙｓｔｅｍｄｒｉｌｌｓｃｕｒｖｅ/ｌａｔｅｒａｌｉｎｏｎｅｒｕｎａｔｒｅｃｏｒｄＲＯＰｓａｖｉｎｇｓｅｖｅｎｄａｙｓｒｉｇｔｉｍｅ[Ｃ]ʊＩＡＤＣ/ＳＰＥＤｒｉｌｌｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎ.ＦｏｒｔＷｏｒｔｈ:ＳＰＥꎬ２０１４:ＳＰＥ１６７９２０－ＭＳ.[１６]㊀ＨＡＮＮＡＣꎬＤＯＵＧＬＡＳＣꎬＡＳＲＨꎬｅｔａｌ.Ａｐｐｌｉｃａ￣ｔｉｏｎｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｅｅｌｂｏｄｙＰＤＣｂｉｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｅｄｕｃｅｓｄｒｉｌｌｉｎｇｃｏｓｔｓｉｎｕｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌＮｏｒｔｈＡｍｅｒｉｃａｓｈａｌｅｐｌａｙｓ[Ｃ]ʊＳＰＥＡｎｎｕａｌＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎ.Ｄｅｎｖｅｒ:ＳＰＥꎬ２０１１:ＳＰＥ１４４４５６－ＭＳ. [１７]㊀ＣＯＣＫＲＡＭＭꎬＲＩＴＣＨＩＥＡꎬＮＯＲＧＥＢＧꎬｅｔａｌ.ＭｕｌｔｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙａｐｐｒｏａｃｈａｎｄｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｓｏｌｕｔｉｏｎｓｅｔｓｎｅｗＮｏｒｔｈｓｅａｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｂｅｎｃｈｍａｒｋｓ[Ｃ]ʊＳＰＥＤｅｅｐｗａｔｅｒＤｒｉｌｌｉｎｇａｎｄＣｏｍｐｌｅｔｉｏｎｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ.Ｇａｌｖｅｓｔｏｎ:ＳＰＥꎬ２０１２:ＳＰＥ１５５４７５－ＭＳ. [１８]㊀ＷＵＸＰꎬＫＡＲＵＰＰＩＡＨＶꎬＮＡＧＡＲＡＪＭꎬｅｔａｌ.Ｉ￣ｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇｔｈｅｒｏｏｔｃａｕｓｅｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｓｔｉｃｋ￣ｓｌｉｐｅｎａｂｌｅｓｆｉｔ￣ｆｏｒ￣ｐｕｒｐｏｓｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓ[Ｃ]ʊＩＡＤＣ/ＳＰＥＤｒｉｌｌｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎ.ＳａｎＤｉｅｇｏ:ＳＰＥꎬ２０１２:ＳＰＥ１５１３４７－ＭＳ.[１９]㊀ＤＯＬＥＺＡＬＴꎬＦＥＬＤＥＲＨＯＦＦＦꎬＨＯＬＬＩＤＡＹＡꎬｅｔａｌ.Ｅｘｐａｎｓｉｏｎｏｆｆｉｅｌｄｔｅｓｔｉｎｇａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｅｗｈｙｂｒｉｄｄｒｉｌｌｂｉｔ[Ｃ]ʊＳＰＥＡｎｎｕａｌＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｎｆｅｒ￣ｅｎｃｅａｎｄＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎ.Ｄｅｎｖｅｒ:ＳＰＥꎬ２０１１:ＳＰＥ１４６７３７－ＭＳ.[２０]㊀ＯＭＡＲＭꎬＡＧＡＷＡＮＩＷꎬＡＢＤＥＬＨＡＭＩＤＡꎬｅｔａｌ.ＭｕｌｔｉｐｌｅｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｓｏｆｈｙｂｒｉｄｄｒｉｌｌｂｉｔｓｗｉｔｈｏｐｔｉｍｉｚｅｄｄｒｉｌｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｐｒｏｖｅｅｎｈａｎｃｅｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｎＮｏｒｔｈＫｕ￣ｗａｉｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｗｅｌｌｓ[Ｃ]ʊＳＰＥＭｉｄｄｌｅＥａｓｔＯｉｌ＆ＧａｓＳｈｏｗａｎｄＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ.Ｍａｎａｍａ:ＳＰＥꎬ２０１７:ＳＰＥ１８４０２６－ＭＳ.[２１]㊀ＨＥＬＬＶＩＫＳꎬＮＹＧＡＡＲＤＲꎬＨＯＥＬＥꎬｅｔａｌ.ＰＤＣｃｕｔｔｅｒａｎｄｂｉｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｆｏｒｃｈａｌｌｅｎｇｉｎｇｃｏｎｇｌｏｍｅｒ￣ａｔｅｄｒｉｌｌｉｎｇｉｎｔｈｅＬｕｎｏＦｉｅｌｄ￣ＯｆｆｓｈｏｒｅＮｏｒｗａｙ[Ｃ]ʊＩＡＤＣ/ＳＰＥＤｒｉｌｌｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎ.ＳａｎＤｉｅｇｏ:ＳＰＥꎬ２０１２:ＳＰＥ１５１４５６－ＭＳ.[２２]㊀ＧＡＲＣＩＡＡꎬＢＡＲＯＣＩＯＨꎬＮＩＣＨＯＬＬＤꎬｅｔａｌ.Ｎｏ￣ｖｅｌｄｒｉｌｌｂｉｔｍａｔｅｒｉａｌｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｕｓｉｏｎｄｅｌｉｖｅｒｓｐｅｒ￣ｆｏｒｍａｎｃｅｓｔｅｐｃｈａｎｇｅｉｎｈａｒｄａｎｄｄｉｆｆｉｃｕｌｔｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ[Ｃ]ʊＳＰＥ/ＩＡＤＣＤｒｉｌｌｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ.Ａｍｓｔｅｒｄａｍ:ＳＰＥꎬ２０１３:ＳＰＥ１６３４５８－ＭＳ.[２３]㊀ＨＳＩＥＨＬꎬＥＤＩＴＯＲＭꎬＥＮＤＲＥＳＳＡꎬｅｔａｌ.Ｂｅｔｔｅｒａｎｄｂｅｔｔｅｒꎬｂｉｔｂｙｂｉｔ/ｎｅｗｄｒｉｌｌｂｉｔｓｕｔｉｌｉｚｅｕｎｉｑｕｅｃｕｔ￣ｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓꎬｃｕｔｔｅｒｅｌｅｍｅｎｔｓｈａｐｅｓꎬａｄｖａｎｃｅｄｍｏｄｅｌｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅｔｏｉｎｃｒｅａｓｅＲＯＰꎬｃｏｎｔｒｏｌꎬｄｕｒａｂｉｌｉ￣ｔｙ[ＥＢ/ＯＬ].(２０１５－０７－０９)[２０２３－０８－０７].ｈｔ￣ｔｐｓ:ʊｄｒｉｌｌｉｎｇｃｏｎｔｒａｃｔｏｒ.ｏｒｇ/ｂｅｔｔｅｒ－ａｎｄ－ｂｅｔｔｅｒ－ｂｉｔ－ｂｙ－ｂｉｔ－３５７８０[２４]㊀ＷＯＮＧＡꎬＤＥＮＯＵＤＥＮＢꎬＨＥＲＭＡＮＪＪꎬｅｔａｌ.Ｎｅｗｈｙｂｒｉｄｂｉｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｐｒｏｖｉｄｅｓｉｍｐｒｏｖｅｄｐｅｒｆｏｒｍ￣ａｎｃｅｉｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｉｎｔｅｒｖａｌｓ[Ｃ]ʊＳＰＥＡｎｎｕａｌＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎ.Ｄｕｂａｉ:ＳＰＥꎬ２０１６:ＳＰＥ１８１６６８－ＭＳ.[２５]㊀ＨａｌｌｉｂｕｒｔｏｎＩｎｃ.Ｃｒｕｓｈ＆ＳｈｅａｒＴＭｈｙｂｒｉｄｄｒｉｌｌｂｉｔｓ[ＥＢ/ＯＬ].(２０１９－１０－１２)[２０２１－０２－１５].ｈｔｔｐｓ:ʊｗｗｗ.ｈａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ.ｃｏｍ/ｅｎ/ｐｒｏｄｕｃｔｓ/ｃｒｕｓｈ－ｓｈｅａｒ－ｈｙ￣ｂｒｉｄ－ｄｒｉｌｌ－ｂｉｔｓ.[２６]㊀ＤＡＶＩＳＪＥꎬＳＭＹＴＨＧＦꎬＢＯＬＩＶＡＲＮꎬｅｔａｌ.Ｅ￣ｌｉｍｉｎａｔｉｎｇｓｔｉｃｋ－ｓｌｉｐｂｙｍａｎａｇｉｎｇｂｉｔｄｅｐｔｈｏｆｃｕｔａｎｄｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇｖａｒｉａｂｌｅｔｏｒｑｕｅｉｎｔｈｅｄｒｉｌｌｓｔｒｉｎｇ[Ｃ]ʊＩＡＤＣ/ＳＰＥＤｒｉｌｌｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎ.ＳａｎＤｉｅｇｏ:ＳＰＥꎬ２０１２:ＳＰＥ１５１１３３－ＭＳ.[２７]㊀ＪＡＩＮＪＲꎬＲＩＣＫＳＧꎬＢＡＸＴＥＲＢꎬｅｔａｌ.Ａｓｔｅｐｃｈａｎｇｅｉｎｄｒｉｌｌｂｉｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｉｔｈｓｅｌｆ－ａｄｊｕｓｔｉｎｇＰＤＣｂｉｔｓ[Ｃ]ʊＩＡＤＣ/ＳＰＥＤｒｉｌｌｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＥｘｈｉ￣ｂｉｔｉｏｎ.ＦｏｒｔＷｏｒｔｈ:ＳＰＥꎬ２０１６:ＳＰＥ１７８８１５－ＭＳ. [２８]㊀ＮＯＶＩｎｃ.Ｓａｆｅꎬｅｆｆｉｃｉｅｎｔｄｒｉｌｌｉｎｇｓｏｌｕｔｉｏｎｓ[ＥＢ/ＯＬ].(２０２０－１０－１２)[２０２１－０２－１５].ｈｔｔｐｓ:ʊｗｗｗ.ｎｏｖ.ｃｏｍ/ｐｒｏｄｕｃｔｓ－ａｎｄ－ｓｅｒｖｉｃｅｓ/ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ/ｄｒｉｌｌｉｎｇ. [２９]㊀王委ꎬ程智勇ꎬ陈小元ꎬ等.脉冲空化ＰＤＣ钻头的研究及应用[Ｊ].石油机械ꎬ２０２１ꎬ４９(１１):２４－３０ꎬ３８.ＷＡＮＧＷꎬＣＨＥＮＧＺＹꎬＣＨＥＮＸＹꎬｅｔａｌ.ＤｅｓｉｇｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｕｌｓｅｃａｖｉｔａｔｉｏｎＰＤＣｂｉｔ[Ｊ].Ｃｈｉ￣ｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０２１ꎬ４９(１１):２４－３０ꎬ３８[３０]㊀彭可文ꎬ田守嶒ꎬ李根生ꎬ等.自振空化射流空泡９２０２４年㊀第５２卷㊀第２期呼怀刚ꎬ等:国内外ＰＤＣ钻头新进展与发展趋势展望㊀㊀㊀动力学特征及溃灭强度影响因素[Ｊ].石油勘探与开发ꎬ２０１８ꎬ４５(２):３２６－３３２.ＰＥＮＧＫＷꎬＴＩＡＮＳＣꎬＬＩＧＳꎬｅｔａｌ.Ｂｕｂｂｌｅｄｙ￣ｎａｍｉｃｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｎｔｈｅｃａｖｉｔａｔｉｏｎｃｏｌｌａｐｓｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｆｏｒｓｅｌｆ－ｒｅｓｏｎａｔｉｎｇｃａｖｉｔａｔ￣ｉｎｇｊｅｔｓ[Ｊ].ＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｎｄＤｅｖｅｌｏｐ￣ｍｅｎｔꎬ２０１８ꎬ４５(２):３２６－３３２[３１]㊀彭齐ꎬ杨雄文ꎬ任海涛ꎬ等.扇形齿ＰＤＣ钻头破岩机理及工作性能仿真分析[Ｊ].石油机械ꎬ２０２３ꎬ５１(７):２８－３５.ＰＥＮＧＱꎬＹＡＮＧＸＷꎬＲＥＮＨＴꎬｅｔａｌ.Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｒｏｃｋｂｒｅａｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｐｅｒ￣ｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＰＤＣｂｉｔｗｉｔｈｆａｎ－ｓｈａｐｅｄｃｕｔｔｅｒ[Ｊ].Ｃｈｉ￣ｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０２３ꎬ５１(７):２８－３５ [３２]㊀张文波ꎬ史怀忠ꎬ席传明ꎬ等.锥形ＰＤＣ齿和常规ＰＤＣ齿混合切削破岩试验研究[Ｊ].石油机械ꎬ２０２３ꎬ５１(３):３３－３９.ＺＨＡＮＧＷＢꎬＳＨＩＨＺꎬＸＩＣＭꎬｅｔａｌ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎ￣ｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｒｏｃｋｃｕｔｔｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｃｏｎｉ￣ｃａｌｄｉａｍｏｎｄｅｌｅｍｅｎｔｓａｎｄｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌＰＤＣｃｕｔｔｅｒｓ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０２３ꎬ５１(３):３３－３９[３３]㊀龚均云ꎬ吴文秀ꎬ周宗赣.斧形齿破岩机理数值模拟研究[Ｊ].石油机械ꎬ２０２２ꎬ５０(９):４４－５１.ＧＯＮＧＪＹꎬＷＵＷＸꎬＺＨＯＵＺＧ.Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕ￣ｌａｔｉｏｎｏｎｒｏｃｋ－ｂｒｅａｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆａｘｅ－ｓｈａｐｅｄｃｕｔ￣ｔｅｒ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０２２ꎬ５０(９):４４－５１[３４]㊀管志川ꎬ刘永旺ꎬ李敬皎ꎬ等.差压式钻头:ＣＮ２０１５１０７８９２３１ Ｘ[Ｐ].２０１５－１１－１７.ＧＡＵＮＺＣꎬＬＩＵＹＷꎬＬＩＪＪꎬｅｔａｌ.Ｗｅｉｇｈｔ－ｏｎ－ｂｉｔｓｅｌｆ－ａｄｊｕｓｔｂｉｔ:ＣＮ２０１５１０７８９２３１ Ｘ[Ｐ].２０１５－１１－１７[３５]㊀ＨＵＨＧꎬＧＵＡＮＺＣꎬＺＨＡＮＧＢꎬｅｔａｌ.Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆｗｅｉｇｈｔ￣ｏｎ￣ｂｉｔｓｅｌｆ￣ａｄｊｕｓｔｉｎｇＰＤＣｂｉｔｂａｓｅｄｏｎｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｅｖａｌｕａｔｉｏｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０２１ꎬ１９６:１０７６９２[３６]㊀田京燕ꎬ徐玉超.微心ＰＤＣ钻头设计及现场试验[Ｊ].石油钻探技术ꎬ２０１９ꎬ４７(１):６５－６８.ＴＩＡＮＪＹꎬＸＵＹＣ.Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｆｉｅｌｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｍｉｃｒｏ￣ｃｏｒｉｎｇＰＤＣｂｉｔ[Ｊ].ＰｅｔｒｏｌｅｕｍＤｒｉｌｌｉｎｇＴｅｃｈ￣ｎｉｑｕｅｓꎬ２０１９ꎬ４７(１):６５－６８[３７]㊀况雨春ꎬ罗金武ꎬ王利ꎬ等.抽吸式微取心ＰＤＣ钻头的研究与应用[Ｊ].石油学报ꎬ２０１７ꎬ３８(９):１０７３－１０８１.ＫＵＡＮＧＹＣꎬＬＵＯＪＷꎬＷＡＮＧＬꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｕｃｔｉｏｎ￣ｔｙｐｅｍｉｃｒｏｃｏｒｉｎｇＰＤＣｄｒｉｌｌｂｉｔ[Ｊ].ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｅｉＳｉｎｉｃａꎬ２０１７ꎬ３８(９):１０７３－１０８１[３８]㊀ＣＨＥＮＬꎬＹＡＮＧＹＸꎬＬＩＵＹꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｔｈｅｏｒｙａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｆｓｃｒａｐｉｎｇ￣ｗｈｅｅｌｄｉａ￣ｍｏｎｄｂｉｔ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉ￣ｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１７ꎬ１５６:１５２－１５９[３９]㊀钟云鹏ꎬ杨迎新ꎬ于洪波ꎬ等.旋转模块式ＰＤＣ钻头破岩机理研究[Ｊ].地下空间与工程学报ꎬ２０１９ꎬ１５(６):１７４１－１７４８.ＺＨＯＮＧＹＰꎬＹＡＮＧＹＸꎬＹＵＨＢꎬｅｔａｌ.Ｓｔｕｄｙｏｎｒｏｃｋ￣ｂｒｅａｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｒｏｔａｒｙｍｏｄｕｌａｒＰＤＣｂｉｔ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄＳｐａｃｅａｎｄＥｎｇｉ￣ｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１９ꎬ１５(６):１７４１－１７４８[４０]㊀曹扬ꎬ王海涛.旋切式ＰＤＣ钻头切削结构设计研究[Ｊ].石油机械ꎬ２０２０ꎬ４８(７):４２－４８.ＣＡＯＹꎬＷＡＮＧＨＴ.ＤｅｓｉｇｎａｎｄｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｒｏｔａｒｙｃｕｔｔｉｎｇＰＤＣｂｉｔ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏ￣ｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０２０ꎬ４８(７):４２－４８ [４１]㊀杨迎新ꎬ胡浩然ꎬ黄奎林ꎬ等.环脊式ＰＤＣ钻头破岩机理试验研究[Ｊ].地下空间与工程学报ꎬ２０１９ꎬ１５(５):１４５１－１４６０.ＹＡＮＧＹＸꎬＨＵＨＲꎬＨＵＡＮＧＫＬꎬｅｔａｌ.Ｅｘｐｅｒｉ￣ｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｒｏｃｋ￣ｂｒｅａｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆａｎ￣ｎｕｌａｒ￣ｒｉｄｇｅＰＤＣｂｉｔ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｄｅｒ￣ｇｒｏｕｎｄＳｐａｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１９ꎬ１５(５):１４５１－１４６０[４２]㊀汪海阁ꎬ黄洪春ꎬ毕文欣ꎬ等.深井超深井油气钻井技术进展与展望[Ｊ].天然气工业ꎬ２０２１ꎬ４１(８):１６３－１７７.ＷＡＮＧＨＧꎬＨＵＡＮＧＨＣꎬＢＩＷＸꎬｅｔａｌ.Ｄｅｅｐａｎｄｕｌｔｒａ￣ｄｅｅｐｏｉｌ/ｇａｓｗｅｌｌｄｒｉｌｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ:ｐｒｏ￣ｇｒｅｓｓａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔ[Ｊ].ＮａｔｕｒａｌＧａｓＩｎｄｕｓｔｒｙꎬ２０２１ꎬ４１(８):１６３－１７７㊀㊀第一作者简介:呼怀刚ꎬ高级工程师ꎬ生于１９８８年ꎬ２０２１年毕业于中国石油大学(华东)油气井工程专业ꎬ现从事高效破岩㊁钻井提速㊁钻井工程规划与技术支持方面的研究工作ꎮ地址:(１０２２０６)北京市昌平区ꎮ电话:(０１０)８０１６２２３７ꎮｅｍａｉｌ:ｈｕｈｇ０５３６＠１２６ ｃｏｍꎮ通信作者:汪海阁ꎬｅｍａｉｌ:ｗａｎｇｈａｉｇｅｄｒｉ＠ｃｎｐｃ ｃｏｍ ｃｎꎮ㊀收稿日期:２０２３－１０－１０(本文编辑㊀南丽华)０１ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２４年㊀第５２卷㊀第２期。

国内外钻完井技术新进展一、本文概述随着全球能源需求的日益增长，石油和天然气等能源资源的勘探与开发显得尤为重要。

钻井技术是石油天然气勘探开发过程中的核心技术之一，其技术水平的高低直接影响到勘探开发的成功与否。

近年来，随着科技的不断进步，国内外钻完井技术也取得了显著的新进展。

本文旨在概述这些技术进展，包括新型钻井设备、钻井液技术、完井技术等方面的创新与应用，分析其对提高钻井效率、降低开发成本、提升油气采收率等方面的作用。

本文还将探讨未来钻完井技术的发展趋势和挑战，以期为相关领域的科技人员和管理者提供参考和借鉴。

二、国内钻完井技术新进展近年来，随着国内石油天然气勘探开发力度的不断加大，我国钻完井技术也取得了显著的新进展。

这些进步不仅体现在技术创新和装备升级上，更体现在提高钻井效率、降低开发成本以及保障生产安全等多个方面。

在钻井技术方面，国内已经成功研发并应用了多项新技术，如旋转导向钻井技术、水力喷射钻井技术、三维地震导向钻井技术等。

这些技术的应用大大提高了钻井速度和精度，减少了钻井事故的发生率，同时也为复杂地质条件下的油气勘探开发提供了新的解决方案。

在完井技术方面，国内同样取得了显著成果。

例如，随着水平井、大位移井等复杂井型的大量应用，国内已经成功开发出多种完井工艺和工具，如套管开窗侧钻完井技术、水力压裂完井技术等。

这些技术的应用不仅提高了完井质量，也有效降低了完井成本，为油气田的高效开发提供了有力保障。

在钻井液和完井液技术方面，国内也取得了重要突破。

通过不断研究和探索，国内已经成功开发出多种新型钻井液和完井液体系，如环保型钻井液、高性能完井液等。

这些新型钻井液和完井液的应用不仅提高了钻井和完井效率，也有效保护了油气田的环境，实现了绿色、环保、高效的开发目标。

国内钻完井技术的新进展为油气勘探开发提供了强有力的技术支持和保障。

未来，随着技术的不断创新和进步，相信国内钻完井技术将取得更加显著的成果，为我国的石油天然气工业发展贡献更大的力量。