混合鉆頭技術特點及應用

王天宇

（中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院，山東東營257000）

1 混合鉆頭簡介

1.1 混合鉆頭的技術特點及類型

混合鉆頭由牙輪和PDC刀翼組成，充分結合了2種鉆頭的優勢，PDC切削齒部分能在較低鉆壓下提供較快的機械鉆速，牙輪部分能減輕鉆柱振動，從而利于鉆穿夾層中的硬巖層段[1]。具有連續的低扭矩特點，能提高夾層地層的耐用性，在硬夾地層和硬地層中更快、更平穩。同時能夠配合多種鉆具使用，應對井下復雜能力較PDC鉆頭更強，這在噴漏同層復雜層中不能使用動力工具情況下顯現出明顯優勢。

混合鉆頭的類型包括2種，即兩牙輪兩刀翼的較小直徑鉆頭及三牙輪三刀翼的較大直徑鉆頭。

這2種鉆頭分別基于可靠的四刀翼和六刀翼PDC鉆頭設計，用截錐牙輪代替了輔助刀翼。因此，井眼中心部位僅由主刀翼上的PDC切削齒切削，而更難鉆的井眼外部則由牙輪和固定刀翼上的PDC切削齒共同破碎。牙輪向刀翼的后側偏置，以便在刀翼的前面留出排屑通道和鑲裝噴嘴所需要的空間[2]。

1.2 混合鉆頭的優點

（1）混合鉆頭同時包含牙輪和刀翼，將PDC鉆頭和牙輪鉆頭兩者的優勢結合起來，牙輪切屑齒形成不連續的齒坑，對巖石產生預破碎，PDC切屑齒通過切屑，將牙輪切屑齒形成的不連續的齒坑聯通，從而形成完整的破碎環帶，使得混合鉆頭在硬塑性地層中具有較高的機械鉆速。

（2）在不均勻和軟硬交錯的地層，混合鉆頭上的牙輪切削齒對巖石產生預破碎，降低了PDC切削齒的切削載荷，牙輪切削齒限制了PDC切削齒的吃入深度，相對于PDC鉆頭，混合鉆頭PDC切削齒發生崩片的幾率下降，因而混合鉆頭的使用壽命更長。……