钻头优化设计与选型技术

钻头优化设计与选型技术
一、前言
近年来，随着油气勘探的进一步深化，塔里木勘探区域由台盆区逐渐向山前构造带转移，塔中地区也向英东、满东、古城等构造带推进，探井的钻井难度逐渐加大，地层越趋复杂，这些构造特殊的地质环境和复杂的地质条件使其钻井速度大大低于探区平均程度，制约这些构造钻井速度的最大障碍是钻头不适应这些构造地层岩性特征，根据这些构造准确的岩性特征有针对性地开发合适这些构造地层特点的钻头系列及结合钻头自身特点进展钻头选型是进步这些地区机械钻速一个关键因素。

通过塔里木工程技术人员的不懈努力，在钻头优化设计与选型技术等方面经过持续近10年的综合攻关研究，获得了打破性的进展，使塔里木盆地各区域钻井速度得到了不断进步，相继完成了柯克亚、克拉苏、大北、却勒、迪那、塔东等一批具有典型代表的高效井。

相继推出了FM、FS、M、MS、P、R、G、S、BD、DS、DSX、TBT系列等一大批新型的钻头，同时加大了前期攻关技术成果的推广应用力度，使钻头的使用与各区域复杂的地层特点相结合，根本满足了各区域复杂井的钻井需要，钻井速度得到了进一步的进步，钻井本钱得以有效控制，塔里木油田探井评价井平均机械钻速由1999年的 2.21m/s进步到2003年的3.89m/s，四年进步了76%，平均每年进步15%以上就是明证。

本文简要的回忆了近两年来在钻头攻关研究方面的情况，重点介绍了在PDC钻头优化设计、改良、开发，选型技术、以及现场试验与推广应用等方面的情况。

主题词：塔里木盆地四大区域复杂地层PDC钻头优化改良选型应用
二、塔里木油田的地层岩性特征
塔里木盆地幅员辽阔，面积宏大。

各构造带由于受屡次造山运动的影响，地质条件非常复杂，是国内陆上钻井难度最大、最集中的地区之一。

塔里木油田在持续不断的攻关过程中逐渐认识到，由于塔里木油田复杂多变的地层，其钻头使用技术关键在于钻头本身，否那么无论采用何种方法优选，钻头选型准确程度都不高，假设想进步钻井速度必须针对地层特性改良旧系列钻头、设计新型钻头：根据地层可钻性分析，针对钻头使用中发现的问题，结合钻头厂家设计、改良PDC钻头；对改良后的钻头首先进展应用评价,到达预期的效果后,再进展全面推广应用，否那么,将再次进展改良或重新设计,最终形成塔里木油田不同区域，不同井段、不同岩性特征的高效钻头系列。

根据上述思路，结合塔里木油田各区域的实际地层特点，在以下几方面优化设计、改良PDC 钻头。

三、PDC 钻头的优化设计技术
〔一〕塔里木油田针对不同地层特点的PDC 钻头的优化设计技术。

1、针对地层复杂、研磨性强的特点所采用的金刚石含量更高、抗冲击性更强、寿命更长的复合片优化设计技术。

采用环槽型等新的复合片镶嵌技术，消除了交界面的热应力，同时应力更加分散，复合片与基坐结合更加结实，使增加复合片的金刚石含量成为可能，从而增加了复合片的抗冲击性和耐研磨性。

①、选用加厚环槽蜂窝镶嵌齿-Hammer
mm ，比普通切削齿的金刚石含量增加200%。

极大地进步了齿的抗冲击力和抗研磨才能。

加厚环槽蜂窝Hammer 齿的抗冲击才能是普通齿的4倍。

②、选用加厚GT 齿
GT 齿是百施特公司委托国外专业金刚石切削齿
制造公司最新开发的超强切削齿，其抗研磨才能比常规齿有大幅度进步，是高研磨地层的专用切削齿。

GT 齿多用于以抗研磨为主的钻头，如8-1/2″M1365R 、M1385R 等型号钻头。

图1、普通镶嵌的厚金刚石层在交界面上产生高的张应力
图2、环槽型镶嵌蜂窝齿消除了有害
图3 环槽蜂窝镶嵌Hammer 齿
③、TITAN-Ⅱ齿的剩余应力降到了最低程度，具有锋利的特性，一般应用于攻击性强的快速钻头，如MS1952SS 等钢体钻头。

④、DRAGON 齿是抗研磨和抗冲击综合性能良好的齿，一般安装在钻头的鼻部和鼻部外侧。

⑤选用BAR CUTTER 齿
新型BAR CUTTER 的特点：
经过测试的新型BAR CUTTER 的主要技术指标：
abrasion
5000
1000015000200001308 standard
1308Titan II
abrasion
0.00E+00
5.00E+05
1.00E+06
1.50E+06
2.00E+06
2.50E+06
3.00E+06
3.50E+06
1313 Sabre
1313 MUT
> 2.5X INCREASE
Major Product Improvements
整体构造的硬质合金支撑座 较厚的金刚石层
较低的剩余应力，平均降低20-50% 较高的抗冲击性〔进步了两倍以上〕 较好的抗研磨性〔进步了约30%〕
超高的金刚石浓度和粒度进步切削齿的抗冲击性、抗研磨性。

硬质合金支撑座含钨、钴元素保证了支撑座的机械性能；具有高硬、高研磨性能。

切削齿有限元分析发现金刚石与
硬质合金结合面的剩余应力。

新型构造
的硬质合金支撑座将结合面的剩余应
力进展有效的转移和减小。

电镜扫描分析及超声波探测分析
有利于理解金刚石层内部的构造和金
刚石粒之间的连结方式，以判断其抗
冲击性和抗研磨性的上下。

热稳定性测试：
650
700750800850900950
T e mp e ra tu re o C
0.31
0.320.330.340.350.360.370.380.390.40.410.42F l a n k w e a r (m m )
95% C I
S t d mm o d a l
Thermal Stability
5 minutes in Argon
2、针对塔里木油田大部分区块上部地层为软-中硬的特点所采用的钢体式、高螺旋刀翼、大排屑流道钻头优化设计技术。

钢体钻头没有胎体钻头烧结时的剩余应力，抗冲击、抗盘旋才能强，允许切削齿出刃高。

高螺旋刀翼设计在有效地防止钻头发生盘旋，使钻头工作更加平稳的同时，其刀翼高度比普通钻头增高一倍，使钻头的攻击性大大增强；大排屑流道设计，可以更加有效地使钻屑及时分开井底，防止重复破碎，防止钻头泥包。

3、针对岩性变化频繁、大尺寸钻头由于切削齿吃入地层不均等易引起钻头憋、跳严重问题的特点，采用多种抗盘旋设计技术。

①、切削齿力平衡设计
钻头设计时使用了专门开发的计算机软件，对每一个PDC 切削齿进展受力矢量分析计算，把PDC 切削齿在井底承受的轴向与径向不平衡的交变载荷都控制在最小范围内，极大地进步了钻头在井底的工作稳定性。

②、非对称刀翼设计
对称刀翼设计的钻头在井底有产生周期性震动的趋势，易引起钻头产生盘旋。

非对称刀翼设计的钻头可以有效地破坏在井底产生周期性震动的趋势，减少由此产生钻头盘旋的可能性。

③、螺旋刀翼与螺旋保径设计
与直刀翼和直保径设计相比，PDC 钻头螺旋刀翼与螺旋保径设计技术可以防止刀翼和保径段与井壁和井底直接碰撞接触。

采用螺旋刀翼与螺旋保径设计的钻头以更加平稳的方式切削地层，钻头保径段与井壁的接触也更加平缓。

④、防碰齿设计
防碰减震齿设计可以平衡在井底产生的径向与轴向震
动载荷，使钻头在井下工作更加平稳，防止钻头出现PDC
齿先期破坏，同时防止钻头修边齿与保径齿吃入地层，引
起钻头发生盘旋。

为进步钻头钻穿砂、砾岩夹层的才能，
防止在软硬交织地层损坏切削齿，专门采用防碰减震齿设
计技术，保护钻头。

4、针对抗压强度高或弹塑性强的地层的特点的所采用的钻头优化设计技术。

①、尖圆混合齿设计
在钻遇抗压强度较高或弹塑较大的以剪切方式不容易吃入的地层时，尖齿〔楔形齿〕因与地层接触面积小受力集中，岩石在较大的接触应力作用下产生破碎裂纹，楔形齿可以比拟容易地吃入地层。

随着钻头的不断旋转，楔形齿在岩石中切出一条条轨道形
“卸荷〞槽，紧随其
后的圆形切削齿那么
以剪切方式切削其强
度已大大减弱的大块
楔形齿布齿设计原理
岩石，到达快速钻进
的目的。

该设计可以进步钻头对地层的攻击才能，弥补了普通钻头尤其16″、17 1/2″大尺寸PDC钻头机械能量普遍缺乏的问题。

②、切削齿负前角的调整
对于山前构造井的中下部地层，普通PDC齿为保证一定寿命，负前角一般为20°、25°、30°，钻头吃入地层的才能差，攻击性不强。

将PDC齿负前角改为15°、20°、30°，减小负前角，加强PDC齿吃入地层的才能，使钻头能获得较高的机械钻速和寿命。

5、针对山前上部地层易斜的特点所采用的短保径优化设计技术。

短保径：缩短钻头保径能减小钻头与井壁的接触而产生的扭矩，同时也能减小圆拄管壁效应；降低了保径外表积而增加了钻头保径外表的接触力，使钻头的侧向切削才能增强，有利于井斜控制。

6、针对长裸眼段、盐膏层等复杂地层的特点所采用的倒划眼齿优化设计技术。

针对长裸眼段、盐膏层等复杂井段，以及定向井钻井，采用合适于倒划眼工艺的设计，每个刀翼加装倒划眼齿，利于钻头的顺利起钻。

7、针对易水化膨胀从而造成钻头泥包的地层特点所采用的防泥包优化设计技术。

FS 系列PDC 钻头全部进展防泥包处理，其原理是采用在钻头上进展负离子处理技术，使带有负电荷的泥岩钻屑与带有负电荷的钻头体之间产生相斥，从而到达防泥包的效果。

防泥包设计是Security DBS 公司的专有技术。

8、为加快机械钻速所采用的调整切削
齿的出刃高度，进一步进步钻头攻击性的优化设计技术。

随着切削齿外观构造的改变和焊接工艺的进步，与钻头攻击性亲密相关的切削齿出刃高度有了进一步进步，该技术在钢体钻头如MS1952SS 上获得广泛应用并获得很好的效果。

9、低扭矩保径优化设计技术。

在保径部位覆焊一层天然金刚石耐
抹层，可以大幅度进步保径寿命，同时
可以降低保径段与井壁的磨擦扭矩。

金刚石材料焊接是Security DBS 公
司最新获得的专利技术。

10、在高粘、高密度泥浆体系下所采用 的负压喷嘴优化设计技术。

在高粘、高密度泥浆体系下采用负压水眼技术。

目前在现场使用的常规喷嘴在井底产生的是正压力场，在高粘、高密度泥浆体系下它对井底钻屑有较强的压持作用，不利于有效快速清洗钻屑。

这项技术的关键
防泥包设计示意图
低扭矩保径设计
是将目前现场使用的普通喷嘴在井下形成的正压力场转变为负压力场，对井底钻屑的压持作用转变为抽吸作用，即从负压喷嘴中喷射出的泥浆实际上是将
井底钻屑抽吸出井底，起到快速高效清岩的作用，进步机械钻速。

11、为优化钻头设计所采用的软件优化设计技术。

①3D井下动态模拟设计技术。

由Security-DBS开发并投入设计应用
的 3D 动态模拟软件可以模拟钻头在井下
的工作状态。

Security- DBS开发的钻头产品在投
入现场应用前，都要进展 3D 动态模拟试
验。

它可对钻头向前盘旋、向后盘旋和钻
井过程钻具滑差状态进展模拟，以确保钻头入井后的高效能钻进。

②水力分布优化设计软件技术。

针对不同尺寸、不同刀翼数、钻遇不同的地层岩性，利用水力分布优化设计软件，充分考虑钻头在井底工作需要的清洗、冷却、携沙的作用，在钻头水力设计及水眼分布作到合理完善，使钻头工作获得最大成效。

③地层可钻性分析软件技术。

地层可钻性分析软件技术是指利用测井资料的声波时差和伽码时差数据，通过计算，对地层的岩石性质、塑性硬度、抗压强度等参数进展分析，从而科学和准确地进展钻头选型。

12、为降低钻头本钱所采用的钻头可修复技术。

XJDBS公司PDC钻头可修复的特点〔按照XJDBS修复标准修复后的 PDC 钻头仍可保证与新钻头一样的使用性能--在现场应用中得到了验证；最大限度的进步PDC齿的利用率〕，为进一步降低钻头本钱和钻井本钱提供了保证。

13、PDC钻头最新的设计方向：
13.1、力平衡优化设计技术。

降低钻头径向和轴向振动，进步PDC齿切削效率和钻头机械钻速。

13.1．1 钻柱受力分析。

13.1．2 力平衡设计–切削力。

在输入以下参数后，PDC齿/岩石接触面积模型将计算PDC齿与岩石之间产生的力
岩石抗压强度
机械钻速或钻压ROP or WOB
钻盘转数RPM
切削力分解为齿面和轴向切削力，轴向切削力等于钻压，齿面切削力由扭矩产生，上述各力可叠加分解为径向力。

13.2、能量平衡优化设计技术。

均匀分布PDC齿载荷，将PDC齿遭受破坏的可能性降低到最小程度。

以下为一个刀翼切削齿的受力分析例如，每一个
齿所承受的
力不是均匀分布的，齿上力的矢量长度代表所受力的大小，力的矢量越长，表示受到的力越大。

13.3、夹层钻进模型优化设计技术。

降低冲击载荷，增加工具面的稳定性，进步钻头过夹层的切削效率。

13.4、连续螺旋保径优化设计技术。

改善工具面的稳定性，降低钻头振动。

13.5、钻速斜坡模型。

优化PDC齿切削构造，进步机械钻速。

13.6、减振齿优化设计技术。

限制切削齿的吃入深度。

．1 PDC齿与地层的接触面积受到减振齿的限制。

13.6．2 优化减振齿的参数设计。

〔二〕针对不同区域的钻头优化设计技术。

针对塔里木油田勘探分布，我们在作钻头优化设计时着重考虑四个大的区域，既：库车区域〔山前〕、塔北区域、塔中区域〔含哈德〕、塔西南区域〔山前〕，这四个区域分别有其独特的地层特点和钻井难点。

库车区域〔山前〕：
1、库车区域〔山前〕复杂地层特点
库车坳陷位于塔里木北部边缘与天山地槽之间，东起库尔楚，西至乌什。

其长约470千米，宽约20～75千米，面积约2万平方千米。

它经历过屡次地壳运
动，形成了天山山前大型逆冲褶皱带以及逆冲褶皱带内一系列的逆冲断层、表层构造、浅层构造和深层构造。

该坳陷可划分为近东西向展布的四排构造带和三个坳陷。

四排构造从北到南分别是：北部单斜鼻状构造带，直线背斜构造带，秋立塔克弧形褶皱背斜构造带，南部平缓背斜构造带。

三个坳陷从东到西分别是：拜域坳陷，阳霞坳陷，乌什坳陷。

山前构造带地质环境的特殊性及复杂性，使得库车地区地下地质情况非常复杂。

由于地层复杂，分布范围广，该地区的钻井作业面临一系列技术难题，如盐膏层、软泥岩层的缩径卡钻、高压盐水层对泥浆的污染、硬脆性泥页岩及煤层的跨塌、低压高渗砂岩层的井漏等。

〔1〕、异常高压地层的存在，给钻井施工带来了极大的困难和影响
〔2〕、易漏地层是库车地区普遍存在的较为严重的钻井难题。

井漏不仅大大增加了钻井作业的难度和费用，而且还对储层造成了严重的损害。

〔3〕、软泥岩地层的存在导致井眼缩径，引起卡钻等钻井事故。

2、库车区域〔山前〕复杂地层钻井难点
〔1〕、岩性变化快、软硬交织频繁，大段的均质岩性根本不存在，加之钻前无法准确预告待钻井段的地层岩性特征，现有的钻头系列无法满足复杂多变的地层变化，导致钻头选型准确程度不高。

〔2〕、大部分井段岩性抗压强度属中到硬，钻头切屑齿吃入困难。

〔3〕、不同构造间地层可钻性差异大，钻头选择借鉴性不强。

"和16"PDC钻头技术需要进一步打破。

〔4〕、171/
2
g/cm3〕，井底不可防止地产生较强的压持效应，造成岩屑重复切削，影响了机械钻速的进步。

〔6〕、地层各向异性，倾角大〔300-850〕，防斜与进步钻速之间存在难以调和的矛盾，同样也制约了钻头成效的发挥，使钻井速度受到影响。

3、钻头优化设计时需要解决的问题
〔1〕、下第三系以上地层如何防斜打快。

〔2〕、吉迪克等大段塑性地层的吃入问题。

〔3〕、低钻压条件下钻头攻击性的有效进步。

〔4〕、下第三系以下地层如何进步钻头的抗研磨性。

〔5〕、钻头防斜性能的研究。

〔6〕、短保径技术的系统研究。

〔7〕、6〞以下钻头系列化问题。

4、库车区域钻头优化设计思路
〔1〕、针对16〞以上大尺寸钻头，在以前钻头的根底上，重新调整了冠型，增大了刀翼和保径部分的螺旋弧度，加大了刀翼深度，减短了保径长度，同时调整了切削齿的布齿密度和出刃高度，形成了新型的钻头，如16〞MS1953SS。

〔2〕、针对该区域大段弹塑性地层，主要思路是在需要防斜时采用小钻压条件下尽可能进步钻头本身的攻击性，主要特点是重新计算钻头上切削齿的数量和分布位置，同时让切削齿的出刃高度更高，使钻头在获得的有限的机械能量条件下其自身的攻击性更强，如12 1/2〞MS1952SS、M1954SG。

〔3〕、针对台盆区简化井身构造，8 1/2″井眼上移的特点，在详细分析地层特性和前期钻头使用资料后，使用更具有针对性的钢体式钻头，钻速有了大幅的进步，如MS1952SS。

〔4〕、针对深部具有研磨性中硬地层，在常规钻头使用效果欠佳时，及时选用13毫米切削齿钻头代替19毫米切削齿钻头，如M1355SG，使用效果明显改善。

塔北区域：
1、塔北区域地层特点
塔北区域面较教大，含雀马、轮南、东河、红旗、英买力、羊塔克等多个构造，不同构造间地层可钻性差异大，钻头选择借鉴性不强。

三叠系以上地层可钻性较好，部分地层夹有砾石，钻头使用时易受到伤害。

石炭系地层可钻性较差，钻头选用有一定困难。

奥陶系地层含有燧石结核且有漏失，钻头使用有一定难度。

2、钻头优化设计时需要解决的问题
〔1〕、三叠系以上地层钻头的攻击性和寿命必须同等考虑，在高速钻进时必须使钻头具备一定的穿越砾石夹层的才能。

〔2〕、进一步进步石炭系地层的钻井速度。

〔3〕、研究针对奥陶系特殊地层的钻头选型。

3、塔北区域钻头优化设计思路
〔1〕、针对羊塔克区域上部地层弹塑性岩性分布广，设计了切削齿的出刃高度更
高，钻头在获得的有限的机械能量条件下其自身的攻击性更强的钻头型号，如MS1952SS、M1954SG。

〔2〕、轮南62区域井深2200~5000米左右地层岩性变化频繁，压实性好，可钻性较差使用更具有针对性的钢体式F S2565N钻头，钻速有了大幅的进步。

塔中区域〔含哈德〕：
1、塔中区域地层特点：
我们针对的塔中区域主要集中在16井区、10井区、11井区、45井区以及塔东构造和哈德构造，不同构造间地层可钻性差异大，钻头选择借鉴性不强。

〔1〕、勘探形势较好的16井区相对于除塔东区域以外的其他区域钻井难度较大，主要表如今三叠系以前的地层易水化膨胀形成缩径造成卡钻事故；其次三叠系及石炭系的砾石夹层对PDC钻头的使用造成致命影响；第三是志留系的高研磨性细砂岩对PDC钻头的钻速和寿命都有较大的影响。

〔2〕、10井区、11井区、45井等区域的钻井难度相对较小，主要是上部软泥岩的缩径和深部志留系地层的研磨性。

〔3〕、塔东区域是一个较为特殊的区域，其地层特点主要表如今上部地层倾角大，钻井过程中井斜难以得到有效控制，往往为了控制井斜采用小钻压从而牺牲了钻井速度。

其次是中上奥陶地层硬度极高，该井段以灰、深灰色为基调的泥岩和凝灰岩为主，岩性极硬，硅泥质胶结，可钻性极差，研磨性较强，普通PDC钻头难以吃入地层，必需采用特殊设计的钻头型号才能获得一定的效果，同时，部分钻遇的砾石层对钻头的损坏极大；第三是如何有效进步中下奥陶地层的钻速。

〔4〕、哈德区域范围较小，石炭系以上地层钻头型号相对固定，主要难点在深部志留系及以下地层的钻速和钻头的寿命。

2、钻头优化设计时需要解决的问题
〔1〕、上部地层在钻头攻击性足够强时如何作到防斜打直。

〔2〕、针对中上奥陶系高硬度地层，钻头的吃入地层的才能和工作寿命必须兼顾。

〔3〕、哈德区域深部志留系地层的钻头攻击性和耐磨性综合考虑。

3、塔中区域钻头优化设计思路
〔1〕、除塔东区域之外，在石炭系以上地层推出大螺旋刀翼，深排屑槽，多水眼、高出刃特点的防泥包设计的钢体式钻头，如12-1/4〞MS1952SS，在包括16井区、
10井区、45井区等区域的软泥岩井段获得了极高的速度。

〔2〕、除塔东区域之外，在石炭系特别是志留系地层推出小螺旋刀翼、新型耐磨齿、新颖的布齿，具有强攻击性特点设计的胎体式钻头，如8-1/2〞M1955SS，在包括16井区、10井区、45井区等区域的深部井段获得了极高的速度和较长的寿命。

〔3〕、塔东区域的地层比拟复杂，上部地层倾角大，井斜控制要求严格，我们特别设计了可以在低钻压下攻击性强的钢体式钻头，如8-1/2〞MS1952SS；下部特别是奥陶系地层的可钻性差，具有很强的研磨性，针对硬地层的吃入才能，我们设计了双排布齿及采用新型超强GX齿的钻头，如8-1/2〞M1365R、M1385R，由于其不同于常规设计的，在对付硬地层时获得了一些的效果。

〔4〕、哈德区域的探井目的层主要集中在深部志留系地层，钻头设计时攻击性和抗磨性必需同时考虑，使用攻击性强的钢体式钻头获得了好的效果，如8-1/2〞MS1952SS。

塔西南区域〔山前〕：
塔西南区域主要指英吉沙构造、群苦恰克构造、肖尔布拉克构造等，根据以往的钻井历史，以上几个构造均是钻井难度和风险极大的山前构造，以我们目前的技术程度，仍然具有宏大的挑战。

1、塔西南区域地层特点及钻井难点
〔1〕、英吉沙构造
该地区先后钻探了四口井，由于地质因素复杂，含有多层高压盐水层和高压气层，钻井难度大，三口井均未钻至设计井深而事故完井；九十年代总公司在该区块上钻了科学探究井--英科1井，完钻井深6406 m。

从以上几口井的资料说明，该井地层倾角大，可钻性差，从上第三系到白垩系存在多套不同压力系数高压盐水层〔含气〕，上第三系、下第三系都存在大套膏泥岩。

因此，该井在钻进中将遭遇多种井下复杂情况。

地层倾角大，井斜控制困难；井壁稳定性差，地层坍塌严重；高压盐水层发育；地层可钻性差，机械钻速低；套管磨损严重；高温高压；大段石膏、膏泥岩、上白垩可能有盐层；高密度钻井液使用时间长；井底压力高，井口控压才能有限，井控问题突出；小间歇固井困难、固井质量难以保证。

〔2〕、群苦恰克构造
上部软泥岩地层易造浆、缩径，可能导致严重阻卡甚至卡钻；存在多套异常高压盐水层，可能导致溢流甚至井喷；地层含有大段石膏，并夹软泥岩，易发生缩径卡钻；存在异常超高压油气层，易发生溢流、井涌甚至井喷失控；高密度条件下可能发生井漏；地层可钻性差，可能导致周期长，本钱高。

〔3〕、肖尔布拉克构造
上部地层倾角大，为40-60度；中下部地层地层含有大段石膏，并夹软泥岩，易发生缩径卡钻；中深部地层砂岩含砾，属中硬，有一定研磨性。

2、钻头优化设计时需要解决的问题
〔1〕、上部地层在加强钻头攻击性时如何作到防斜打直。

〔2〕、16〞以上大尺寸钻头钻遇硬地层时如何防止因跳钻损伤钻头。

〔3〕、16〞以上大尺寸钻头钻遇硬地层时如何进步钻速。

〔4〕、大尺寸钻头应具备穿越硬夹层的才能。

〔5〕、深部地层钻头的攻击性和耐磨性必须兼顾考虑。

〔6〕、多刀翼钻头的攻击性的进步。

〔7〕、与动力钻具配合使用时的钻头寿命。

3、塔西南区域钻头优化设计思路
〔1〕、针对16〞以上大尺寸钻头，在以前钻头的根底上，重新调整了冠型，增大了刀翼和保径部分的螺旋弧度，加大了刀翼深度，减短了保径长度，同时调整了切削齿的布齿密度和出刃高度，形成了新型的钻头，如16〞MS1953SS、FS2663等。

〔2〕、针对上部地层倾角大、钻遇的硬夹层较多，南北和东西方向上的应力相差很大的特点，16〞以上大尺寸钻头的防斜和减震必须优先考虑。

〔3〕、由于16〞以上井眼较长，大尺寸钻头的工作寿命对钻井本钱的控制非常重要，因此，新型超强齿的应用对延长钻头工作时间具有关键的作用。

〔4〕、针对中部地层变化大，岩性复杂的特性，需要不同特点的钻头个性化设计，设计了MS、M、FM、BD、DSX等系列钻头。

〔5〕、针对深部硬度极高的研磨性地层，全新设计的8-1/2〞M1365R、M1385R 和DSX系列钻头，由于其不同于常规设计的布齿方式及采用的新型超强GX、。