PDC鉆頭開發(fā)簡況
近幾年全世界石油天然氣鉆井活動不斷增加，所以對鉆井鉆頭的需求量也越來越大，而且由于PDC鉆頭在設計技術和操作方面的較大  改進使得人們也越來越喜歡使用PDC鉆頭。在2000年，PDC鉆頭的鉆 井進尺僅占總鉆井進尺的26％，2003年增加為50％，而2006年PDC鉆頭的鉆井進尺已經占到總鉆井進尺的60％。近年來全世界各大鉆頭公  司根據(jù)鉆井技術的發(fā)展和鉆井現(xiàn)場的實際需要，設計開發(fā)出多種新型PDC切削齒、專用PDC鉆頭及相關技術。
多種PDC鉆頭簡介
（1）TOUGH-DRILL鉆頭
Varel International公司開發(fā)了一種用于難鉆地層的新型PD C鉆頭，名為TOUGH-DRILL鉆頭。由于該新型鉆頭采用了先進的切削結構和高性能PDC切削齒，而且具有良好的穩(wěn)定性特征，所以克服了硬   研磨性地層對機械鉆速和鉆頭壽命的挑戰(zhàn)。作為產品開發(fā)的一個步驟，該鉆頭經過了精心的計算流體動力學評價，消除了在鉆硬度高且研磨性強的地層時通常會發(fā)生的巖屑重復破碎和重復打轉問題以及可能的滯流區(qū)域。因此改善了清洗效率、切削齒冷卻效果，提高了機械鉆速。
該鉆頭采用的切削齒結合了先進的碳化鎢界面幾何形狀和先進的材料科學技術。為了減小具有破壞性的殘余應力（軸向、周向和徑向），應用有限元分析對碳化鎢界面幾何形狀進行了模擬，大大提高了PDC切削齒的抗沖擊能力。而且對聚晶金剛石的等級進行了精細選  擇和分析，以最大限度提高切削齒的耐磨性。
Genesis HCM鉆頭
休斯克里斯坦森公司的新系列Genesis HCM鉆頭既具有常規(guī)PDC鉆頭那樣高的機械鉆速和壽命，又具有牙輪鉆頭那樣良好的可導性。該鉆頭能夠具有這些優(yōu)點是因為采用了EZSteer切深控制技術， 在鉆頭中心附近有一個支撐塊，在滑動鉆進時它接觸地層，但在轉盤鉆進時不接觸地層。這就適當降低了導向狀態(tài)下鉆頭的攻擊性，而保持了轉盤鉆進時的高機械鉆速。另外的一些特征，如Genesis切削 齒、計算流體動力學和高穩(wěn)定性使新系列Genesis HCM鉆頭能夠在高機械鉆速情況下鉆出平滑的井眼，從而使其成為導向馬達鉆井應用中的理想鉆頭。
Genesis HCR鉆頭
Genesis HCR鉆頭是休斯克里斯坦森公司開發(fā)的一類應用于旋轉導向鉆井的新系列PDC鉆頭。每一型號的Genesis HCR鉆頭都是根據(jù)某一具體應用而設計制造的，為了具有大的側切削能力，鉆出大狗腿度的井眼，一般鉆頭的冠部都比較短，而為了取得壽命、穩(wěn)定性和井眼質量三者之間的最佳平衡，也可以采用常規(guī)長度的冠部。這種新系列Genesis HCR鉆頭的尺寸范圍為φ 146mm－φ4 63.6mm。每一種Genesis  HCR鉆頭的保徑結構都是根據(jù)具體應用情況而定的，當需要大狗腿度來完成復雜苛刻的定向要求時，Genesis  HCR鉆頭的保徑是非常短的。大部分旋轉導向鉆井要求鉆頭具有標準的保徑結構，對于某些旋轉導向鉆井或在緩慢偏斜定向井中井眼質量為主要指標時，一般使用保徑結構較長的鉆頭［2］。
（4）套管鉆頭
為了配合套管鉆井工藝，休斯克里斯坦森公司專門為套管/尾管鉆井開發(fā)了一種新型EZ套管鉆頭。該鉆頭特點是鉆頭體完全由合金  鋼材組成，PDC切削齒固結在刀翼上，保證了鋒利的切削結構能夠高效地鉆進地層或進行擴眼作業(yè)。
這種套管/尾管鉆頭還采用了一項專利技術，即在鉆頭端面上的中心部位設置了一個限制反扭矩的支撐塊。每次進行套管/尾管鉆井時，都要對支撐塊何時接觸地層進行精確調節(jié)，這樣既能象使用牙輪鉆頭一樣很好地控制工具面，還能夠獲得與常規(guī)PDC鉆頭相媲美的高機械鉆速。這種套管鉆頭的另一個特點是開有一個輔助水眼，在注水泥作業(yè)時該水眼打開，可以保證水泥漿以期望的速度排出套管，減小堵塞的可能性。
最近，在Abu Dhabi，一只φ215.9mm EZC304套管鉆頭和帶有旋轉尾管懸掛器的φ177.8mm尾管組合對膨脹性Nahr Umr頁巖段進行了擴眼。這只鉆頭鉆進約915m后鉆達目標井深，然后注水泥，鉆頭被  固住并被鉆過。隨后又下入一只φ171.5mm套管鉆頭和尾管組合，對下面的垂直段、增斜段和水平段進行了擴眼，一直擴至井底并完成固完作業(yè)［1］。
（5）超硬熱穩(wěn)定PDC切削齒
最近，ReedHycalog公司發(fā)明了一種超硬熱穩(wěn)定PDC切削齒。常規(guī)PDC切削齒僅由WC襯底和優(yōu)質金剛石層組成，而這種超硬熱穩(wěn)定PDC切削齒是在常規(guī)PDC切削齒的基礎上又增加了一薄層超硬熱穩(wěn)定金剛石，其耐磨性和抗沖擊性都有很大提高，因此擴大了PDC鉆頭的應用范圍，在過去認為不適應PDC鉆頭鉆進的地層中取得了良好效  果。在墨西哥北部的Burgos盆地的Cuitlahuac油田和Sigma油田，采用 了這種超硬熱穩(wěn)定PDC切削齒的φ311.15mmPDC鉆頭能夠成功地鉆 穿最高抗壓強度為2 80Mpa的礫巖地層，在直井中機械鉆速高達14.9m/h，在定向井中機械鉆速達到13.2m/h，分別比鄰井提高87％和
118％， 每米鉆井成本分別下降26％和74％［3］ 。
（6）新型套管開窗工具
利用造斜器和套管銑鞋對原有井眼進行側鉆作業(yè)，通常是將造斜器和套管銑鞋組合下至預定井深，套管銑鞋剪斷造斜器上的銷栓后進行開窗鉆銑。在硬研磨性地層，套管銑鞋的金屬切削元件磨穿套管之后必須起鉆更換常規(guī)鉆頭，以鉆出一個能夠容納BHA的井底口袋。目前這項操作尤為關鍵，由于鉆井底口袋需要進行一次額外的起下鉆， 耗費可能多達十幾個小時甚至幾十個小時，作業(yè)費用必將增加。理想的工藝是用一趟鉆完成開窗銑套管和鉆井底口袋作業(yè)。最近貝克石油工具公司和休斯克里斯坦森公司聯(lián)合開發(fā)了一種既可銑套管又可鉆地層的銑鉆工具—PathMAKER，該工具應用了休斯克里斯坦森公司的Genesis PDC技術，使用了一種特殊的PDC切削齒，能對金屬和地層進行有效切削。工具上特別設計的螺旋式布齒減小了鉆頭振動，而大流道保證了PDC切削齒的冷卻效果，進而增大了其耐用性能。因此， 該工具能夠在一個行程中同時完成開窗和鉆井底口袋兩項作業(yè)。此外，這種銑鉆工具既適合任何類型的造斜裝置，也可以作為一項獨立的技術加以使用。在很多硬地層中，它能夠提供比常規(guī)硬質合金銑鞋更大的鉆進能力。
（7） 新 型 PDC 雙 心 鉆 頭                                       ReedHycalog公司開發(fā)了一種新型小井眼（φ250.8mm或更?。?
PDC雙心鉆頭，目的是改進原有雙心鉆頭、減小其在切線段井斜角下降、增大抵抗鉆柱振動的能力、改善其磨損狀況。這種雙心鉆頭由導眼體、擴眼體和中擴眼體組成，中擴眼體的作用是提高鉆頭的幾何穩(wěn)定性。為了使中擴眼體能夠在雙心鉆頭上起到應有的作用，就必須保證導眼體和擴眼體之間有足夠大的直徑差。但隨著雙心鉆頭直徑變小，該直徑差就越來越小，在導眼體和擴眼體之間就沒有空間設置中擴眼體。為了解決該問題，ReedHycalog公司將中擴眼體設計成導眼 體的一部分，這樣不僅保留了中擴眼體的優(yōu)點，而且導眼體的直徑也足夠大，其可導性也沒有降低。


深圳市海明潤超硬材料股份有限公司,成立于2000年8月,國家高新技術企業(yè)。公司主導產品為石油天然氣鉆探用金剛石復合片、聚晶金剛石和聚晶金剛石噴砂噴嘴。經營場地面積15000多平米。目前深圳公司具有年產各種規(guī)格石油天然氣鉆探用金剛石復合片、聚晶金剛石和聚晶金剛石噴砂噴嘴等超硬材料產品200萬件以上的生產能力。2008年在黑龍江建立了哈爾濱海明潤超硬材料有限公司全資子公司，占地4萬平米。目前已建成年產200萬片金剛石復合片生產線。

　　公司先后建立了績效管理體系、流程管理體系、財務預算管理、ERP系統(tǒng)管理及生產執(zhí)行信息化管理MES系統(tǒng)。公司通過先進的管理體系建設規(guī)范公司管理,保證產品質量及服務質量。在2010年被認定為“國家級高新技術企業(yè)”。于2013年與世界四大石油技術服務企業(yè)之一的一家美國公司建立了“全球戰(zhàn)略合作伙伴”關系。


　　金剛石復合片海明潤創(chuàng)造了具有自主知識產權的核心技術，形成了具有自身特點的技術體系。公司擁有一支實力較強的研發(fā)隊伍，研發(fā)硬件和檢測分析手段已達到國際先進水平。


　　海明潤生產的金剛石復合片出口銷往美國、加拿大、俄羅斯、歐洲等國家和地區(qū)，并被國內各大油田和大型鉆頭廠長期選用，以國內領先的高品質，高穩(wěn)定性，高性價比為主要特色而樹立了良好的海明潤品牌形象。

　　海明潤金剛石復合片始終把產品質量看作生命線，在工作中遵循“勤懇做事、踏實做人，認真對待每一個細節(jié)”的企業(yè)精神。目前金剛石復合片公司已通過ISO9001:2008質量管理體系、ISO14000:2004環(huán)境管理體系及OHSAS18001:2007職業(yè)健康安全管理體系認證。 

金剛石復合片公司注重引進優(yōu)秀技術人才，研究目標始終對準國際先進水平，已獲得一批擁有獨立知識產權的專利技術，為公司長期可持續(xù)發(fā)展打下堅實基礎。目前已獲得7項發(fā)明專利和11項實用新型專利1項外觀專利，專利申請數(shù)量一直在快速增長。擁有先進的研發(fā)硬件實力，現(xiàn)有掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析儀(EDX)、X射線物相分(XRD)、定量金相顯微鏡、超聲波無損探傷檢測儀(C掃描)、抗沖擊測定儀、大型磨耗比檢測立式數(shù)控車床(VTL)等先進的檢測設備。金剛石復合片

深圳市海明潤超硬材料股份有限公司,成立于2000年8月,國家高新技術企業(yè)。公司主導產品為石油天然氣鉆探用金剛石復合片、聚晶金剛石和聚晶金剛石噴砂噴嘴。經營場地面積15000多平米。目前深圳公司具有年產各種規(guī)格石油天然氣鉆探用金剛石復合片、聚晶金剛石和聚晶金剛石噴砂噴嘴等超硬材料產品200萬件以上的生產能力。2008年在黑龍江建立了哈爾濱海明潤超硬材料有限公司全資子公司，占地4萬平米。目前已建成年產200萬片金剛石復合片生產線。

　　公司先后建立了績效管理體系、流程管理體系、財務預算管理、ERP系統(tǒng)管理及生產執(zhí)行信息化管理MES系統(tǒng)。公司通過先進的管理體系建設規(guī)范公司管理,保證產品質量及服務質量。在2010年被認定為“國家級高新技術企業(yè)”。于2013年與世界四大石油技術服務企業(yè)之一的一家美國公司建立了“全球戰(zhàn)略合作伙伴”關系。


　　海明潤創(chuàng)造了具有自主知識產權的核心技術，形成了具有自身特點的技術體系。公司擁有一支實力較強的研發(fā)隊伍，研發(fā)硬件和檢測分析手段已達到國際先進水平。


　　海明潤生產的金剛石復合片出口銷往美國、加拿大、俄羅斯、歐洲等國家和地區(qū)，并被國內各大油田和大型鉆頭廠長期選用，以國內領先的高品質，高穩(wěn)定性，高性價比為主要特色而樹立了良好的海明潤品牌形象。

　　海明潤始終把產品質量看作生命線，在工作中遵循“勤懇做事、踏實做人，認真對待每一個細節(jié)”的企業(yè)精神。目前公司已通過ISO9001:2008質量管理體系、ISO14000:2004環(huán)境管理體系及OHSAS18001:2007職業(yè)健康安全管理體系認證。 

　　公司注重引進優(yōu)秀技術人才，研究目標始終對準國際先進水平，已獲得一批擁有獨立知識產權的專利技術，為公司長期可持續(xù)發(fā)展打下堅實基礎。目前已獲得7項發(fā)明專利和11項實用新型專利1項外觀專利，專利申請數(shù)量一直在快速增長。擁有先進的研發(fā)硬件實力，現(xiàn)有掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析儀(EDX)、X射線物相分(XRD)、定量金相顯微鏡、超聲波無損探傷檢測儀(C掃描)、抗沖擊測定儀、大型磨耗比檢測立式數(shù)控車床(VTL)等先進的檢測設備。