第一節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

在過去的幾年間，PDC鉆頭的質(zhì)量和類型都發(fā)生了巨大的變化，在不斷的改進和進步。如果將20世紀80年代的齒與當今的齒進行比較的話，差異是相當大的。由于混合工藝與制造工藝的變化，當今的PDC鉆頭的質(zhì)量性能要好得多，使鉆頭的抗沖蝕以及抗沖擊能力都大為提高。

除了材料和制造工藝方面的發(fā)展以外，PDC產(chǎn)品在齒的設計技術(shù)和布齒方面也實現(xiàn)了重大的突破?，F(xiàn)在，PDC產(chǎn)品已可被用于以前所不能應用的地區(qū)，如更硬、磨蝕性更強和多變的地層。這種向新領域中的擴展，對金剛石（固定切削齒）鉆頭和牙輪鉆頭之間的平衡發(fā)生了很大的影響。

國家相應的 研究 人員將碳化鎢基片與人造金剛石之間的界面進行了優(yōu)化，以提高PDC鉆頭的韌性。PDC鉆頭質(zhì)量和性能的不斷更新和提高，促使其在不同的領域中使用和推廣，在更多的領域中展現(xiàn)重要的價值。層狀金剛石工藝方面的革新也被用于提高產(chǎn)品的抗磨蝕性和熱穩(wěn)定性。

最初，PDC鉆頭只能被用于軟頁巖地層中，原因是硬的夾層會損壞鉆頭。但由于新技術(shù)的出現(xiàn)以及結(jié)構(gòu)的變化，目前PDC鉆頭已能夠用于鉆硬夾層和長段的硬巖地層了。PDC鉆頭正越來越多地為人們所選用，特別是隨著PDC齒質(zhì)量的不斷提高，這種情況越發(fā)凸顯。

由于鉆頭設計和齒的改進，PDC鉆頭的可定向性也隨之提高，這進一步削弱了過去在馬達鉆井中牙輪鉆頭的優(yōu)勢。目前，PDC鉆頭每天都在許多地層的鉆井應用中排擠掉牙輪鉆頭的市場。

PDC鉆頭的研制和 研究 工藝在不斷的進步，保證在使用中展現(xiàn)重要的作用和價值。PDC鉆頭的工藝一直在不斷的取得重要的突破和進步，保證在不同的地層中使用，提高工作的使用效率。

第二節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)工藝特點或流程

PDC鉆頭的生產(chǎn)工藝過程：

1、PDC鉆頭設計

1）PDC鉆頭的設計主要考慮

（1）鉆頭種類：胎體鉆頭、鋼體鉆頭

胎體鉆頭的鉆頭體用鑄造碳化鎢粉燒結(jié)而成，燒結(jié)時在鉆頭工作面上留下窩槽，再將復合片直接焊接在窩槽上。

鋼體鉆頭的鉆頭體用整塊合金鋼通過機械加工而成，這種鉆頭將復合片焊接在碳化鎢材料齒柱上制成切削齒，再將切削齒鑲嵌在鉆頭體上，保徑部位也是將金剛石塊或其他耐磨材料鑲嵌在鉆頭體上，為防止沖蝕，可在鉆頭工作面上噴涂一層耐磨材料。

（2）鉆頭冠部（工作面）的幾何形狀。PDC鉆頭冠部的幾何形狀影響鉆頭的穩(wěn)定性、井底清洗、鉆頭各部位載荷分布。鉆頭工作面形狀一般包括內(nèi)錐、頂部、側(cè)面、肩部以及保徑五個基本要素。

內(nèi)錐：內(nèi)錐對鉆頭起導向和穩(wěn)定作用，如果需要較高鉆速、較好的鉆井液流動控制能力，則內(nèi)錐應為淺內(nèi)錐，錐角較大（110度～160度）；如果要求突出鉆頭穩(wěn)定性、提高井斜控制能力，則應為淺內(nèi)錐，錐角較?。?0度～100度）。

鉆頭頂部是鉆頭的最低點，鉆進中最先吃入地層，由于地層變化而意外受損的可能性最大。如果地層較硬或存在硬夾層，則應選較大半徑，較寬的頂部結(jié)構(gòu)；為了提高鉆頭吃入地層的能力，應選擇較小半徑的頂部結(jié)構(gòu)。

側(cè)面：側(cè)面部分的剖面線有直線和弧線兩種，采用直線方式時頂部和側(cè)部較尖，吃入性好，切削效率較高；弧線方式常用在高轉(zhuǎn)速或高耐磨性情況下。

保徑：保徑部位除保證鉆頭直徑外還對鉆頭的穩(wěn)定性起很大作用，可以增長保徑來控制鉆頭的井斜控制能力；反之，對于造斜用鉆頭則應縮短保徑長度。

（3）水利結(jié)構(gòu)、切削齒的分布

PDC鉆頭采用水眼或噴嘴供給鉆井液，通過切削齒的排列分配鉆井液的方式保證切削齒的清洗、冷卻和潤滑。PDC鉆頭有刮刀式、單齒式及組合式三種排列及分布方式。

刮刀式布齒的PDC鉆頭，具有整體強度高、抗沖擊力強、易于清洗和冷卻、排屑好、抗泥包能力強的特點。在粘性或軟地層中應用這種布齒方式的鉆頭。

單齒式布齒方式布齒區(qū)域大，布齒密度高，可以提高鉆頭的使用壽命。但水力控制能力低，容易在粘性地層泥包。

組合式切削齒的布齒采用直線刮刀式和單齒式相結(jié)合的方式在適當?shù)牡胤讲贾盟刍驀娮欤@種布齒方式是具有較好的清洗、冷卻和排屑能力，布齒密度較高。這種布齒方式的鉆頭多用于中、硬度地層。

鉆頭布齒密度應視所鉆地層和鉆井條件而定。目前很多廠家針對特殊地層已研制出了雙排齒鉆頭。布齒數(shù)量越多，各個齒承擔的切削載荷越低，鉆頭壽命越長。但機械鉆速也相應降低。對于深井、海洋鉆井、研磨性較強的地層用的PDC鉆頭，布齒密度應高一些，對于軟地層、中深井等，布齒密度應低一些。

（4）切削齒工作角

復合片在鉆頭上安裝時，具有后傾角α和側(cè)傾角β如圖十。后傾角可以減少齒在工作時的震動，延長使用壽命。后傾角一般在10°～30°范圍內(nèi)。側(cè)傾角的作用是使切削齒在切削地層時對齒前切削產(chǎn)生側(cè)向推力，使巖屑向鉆頭外緣移動以利排除巖屑。

2、PDC鉆頭的制造

根據(jù)設計要求，制作模具、配料、燒結(jié)、焊接、清理、檢驗出廠。

第三節(jié) 國內(nèi)外生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢 分析

近幾年鉆井 行業(yè) 迅猛發(fā)展，對鉆井的各種設備和工具需要嚴格的質(zhì)量檢驗和生產(chǎn)標準進行控制，保證鉆井的質(zhì)量和速度，需要鉆井設備生產(chǎn)企業(yè)提高鉆頭的質(zhì)量和性能，對鉆頭性能的要求越來越高，給鉆頭 行業(yè) 帶來了新的課題和方向。

目前，國內(nèi)鉆頭廠家至今沒有一套完整的PDC鉆頭計算機輔助系統(tǒng)，對鉆頭的設計和選型只停留在經(jīng)驗階段。我國的技術(shù)仍然比較落后，需要進一步的改進和提高，滿足中國國內(nèi)的PDC鉆頭的使用要求和需求，研制新型的計算機信息輔助系統(tǒng)，在鉆頭的設計和制作中發(fā)揮重要的作用和價值。

由于鉆井 行業(yè) 中新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，PDC鉆頭產(chǎn)品質(zhì)量的競爭已成為高科技手段競爭，許多國外的廠家利用先進的技術(shù)制作鉆頭，但是鉆頭的質(zhì)量無法正常的保證，不能滿足用戶的使用和推廣，無法在施工中發(fā)揮重要的作用。在大量的鉆頭使用數(shù)據(jù)面前，單靠手工 分析 整理是無法與快速反應的市場相適應的。許多鉆頭公司、鉆頭廠與多個高校聯(lián)合開發(fā)了PDC鉆頭計算機專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)的建立大大提高了PDC鉆頭設計周期和選型工藝，生產(chǎn)和研制的鉆頭可以使用在不同的領域和 行業(yè) 中，針對不同地層的適應性和產(chǎn)品快速反應能力大大提高，深受用戶好評。

PDC鉆頭計算機專家系統(tǒng)分為兩大部分?；A部分是PDC鉆頭選型系統(tǒng)，該部分以數(shù)據(jù)處理為主，根據(jù)大量的鉆井地質(zhì)資料來選擇針對性鉆頭并推薦新產(chǎn)品的基本參數(shù)；第二部分為PDC鉆頭CAD／CAE／CAM一體化系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)選型推薦的基本數(shù)據(jù)對鉆頭產(chǎn)品進行設計、 分析 和加工。通過兩部分的結(jié)合使PDC鉆頭產(chǎn)品的研發(fā)規(guī)范、科學化，使PDC鉆頭的針對性設計成功率大幅提高。

免責申明：本文僅為中經(jīng)縱橫 市場 研究 觀點，不代表其他任何投資依據(jù)或執(zhí)行標準等相關(guān)行為。如有其他問題，敬請來電垂詢：4008099707。特此說明。