钻头技术与钻井活动同步发展

　　新型旋转导向装置

　　近来人们越来越重视对可用于旋转导向钻井系统(RSS)的钻头的研究，这类钻头使得设计更为复杂的井眼形状成为可能，包括以前采用常规钻井方法无法有效钻进的水平井和大位移井。

　　这种系统分为两类，一类可称做“推靠钻头(push-the-bit)”型，另一类为“摆动钻头(point-the-bit)”型。无论选择哪种类型，钻头的选择都必须与RSS系统和地层相匹配，从而确保最基本的三个钻井因素：钻井效率、可导向性以及稳定性。而保证了这些参数，就能使定向控制、井眼质量以及振动情况达到最佳。

　　重点关注硬岩地层

　　在硬地层中，PDC齿的冲击损坏、热损坏以及研磨性磨损都会局限其使用性能。通常人们认为硬岩地层中含有抗压强度很高的岩石，但事实上，硬地层只是难于钻进的岩石和地层。由于钻井作业商会花费多达占预算80%的费用用于硬岩钻井进尺，而这类进尺只占总钻井进尺的20%，所以对钻头的正确选型非常关键。

　　过去由于PDC钻头不能有效克服硬岩地层中的各种破坏力，所以牙轮钻头一直主导着硬岩钻井市场。而现在，PDC钻头以其新技术的不断发展，已经在硬地层的钻井中日益取代牙轮钻头。

　　套管钻井钻头

　　套管钻头有助于减小在下套管和衬管作业过程中的内在风险。无论是在一次性操作过程中还是在以常规方法钻完井眼以后，通过将衬管和套管向下钻过问题区段，即可以有效地控制诸如井眼不稳定、井漏、是否能将套管下到总深以及有效钻入问题区段等挑战。在这类钻头上布以全PDC切削结构，可解决以前不能实现的在硬地层中钻进或扩眼以及钻更长井段的需求。

　　休斯•克里斯坦森公司提供了这种套管钻头装置。该公司的EZCase装置包括一个特殊的合金冠部，在冠部配备全PDC切削结构，能够一次下井完成钻进和下套管，缩短了非钻进时间并降低了在有问题井眼中不能将套管或衬管下到井底总深的风险。使用这种新型钻井装置还能在有严重漏失或不稳定的地层中成功完井，包括在压裂碎石带、循环液漏失区域、衰竭油气藏区和有地下井喷的区域。另外，PDC钻头能钻过EZCase装置，因此无须额外的磨铣作业。

　　欠平衡钻井钻头

　　瓦瑞尔国际公司最近推出一种新型滑动轴承钻头，能满足特殊设计的欠平衡钻井钻头的需要，如采用空气、水混合雾或泡沫作为循环介质。

　　这种空气喷射滑动轴承钻头采用碳化钨镶齿切削结构，专门为有效钻进地层、彻底清洗井眼和以最经济的方式进行钻井而设计，从而使钻头能够在欠平衡钻井条件下获得高机械钻速并同时减小滑动运动和钻头磨损。

　　该钻头的一个重要特征是其掌尖绕钻头密封区域的特殊边缘形状能够防止页岩聚集并延长轴承寿命。为了保护密封，在钻头上采用了一种专有的硬质金属敷焊到掌尖边缘和钻头牙掌的前导边缘区域。同时，在掌尖上镶硬质合金齿也能延长钻头寿命。