钻头的选型

钻头类型定性选择原则
（1）根据地层条件、钻井方式、井眼轨迹控制要求、井眼尺寸以及地质要求选择合适的钻头类型。

（2）在多种类型钻头都适宜的情况下，要选择机械钻速高、寿命长、安全性好的钻头。

（3）在软至中硬地层，PDC钻头和牙轮钻头都可选用；
如果地层均质，应尽量选用PDC钻头。

因为PDC钻头机械钻速高，安全可靠。

如果地层破碎，软硬变化频繁夹层多，应该选用牙轮钻头。

因为在这样的地层，PDC钻头易发生冲击破坏，影响钻头使用效果。

2.3牙轮钻头选型原则
牙轮钻头的设计参数（包括齿高、齿距、齿宽、移轴距、牙轮布置等等），是根据不
同地层的需要设计的，因此应根据不同的地层选用不同的钻头。

（1）地层的软硬层度和研磨性
地层的岩性和软硬不同，对钻头的要求及破碎机理也不同。

软地层应选择兼有
移轴、超顶、复锥三种结构，牙轮齿形较大、较尖，齿数较少的铣齿或镶齿钻
头，以充分发挥钻头的剪切破岩作用；随着岩石硬度增大，选择钻头的上诉三
种结构值相应减少，牙齿也要减短加密。

研磨性地层会使牙齿过快磨损，机械钻速迅速降低，钻头进尺少，特别容易磨
损钻头的保径齿、背锥以及牙掌的掌尖，使钻头直径磨小，更严重的是会使轴
承外漏、轴承密封失效，加速钻头损坏。

因此，钻研磨性地层，应该选用有保
径齿的镶齿钻头。

（2）井深
浅井段岩石一般较软，同时起下钻所需时间较短，应选用能获得较高机械钻速
的钻头。

深井段地层一般较硬，起下钻时间较长，应选用较高总进尺（钻头寿命长）的
钻头。

（3）地层的自然造斜性能
在易斜地层钻进时，地层因素是造成井斜的客观原因，而下部钻柱的弯曲以及
钻头的选型不当则是造成井斜的技术因素。

在易井斜地层钻进，应选用不移轴或移轴量小的钻头；同时，在保证移轴小的
前提下，所选的钻头适应的地层比所钻地层稍软一些，这样可以在较低的钻压
下提高机械钻速。

（4）地层的均质性
在软硬交错地层钻进时，一般应按其中较硬的岩石选择钻头，这样既在软地层
中有较高的机械钻速，也可以顺利地钻穿硬地层。

在钻进过程中钻井参数要及时调整，在软地层钻进时，可适当降低钻压并提高
钻速；在硬地层钻进时可适当提高钻压并且降低钻速。

2.4PDC钻头选型原则
根据地层强度确定PDC切削块直径（1/2’’或3/4’’）。

一般而言，对于软到中硬地层，选用直径较大的PDC复合片，采用低密度或中等密度布齿的钻头，。

对于中硬到坚硬地层，选用直径小的PDC复合片，采用中等密度或高密度布齿的钻头。

对地层研磨性不太强的地层，可以选用一般的PDC钻头钻进。

对研磨性较强的地层，宜选用耐磨性好的特殊加工的PDC钻头或天然金刚石钻头。

PDC钻头钻进井段较长，穿越的层位比较多，应按预期钻遇强度最高的地层进行选型。

PDC钻头适合软到中硬地层、均匀地层，不适合含砾石、黄铁矿、燧石、花岗岩、硬
夹层地层，对硬地层应采用低钻压、高钻速钻进。

TSP钻头适合中等至硬地层钻井。

天然金刚石钻头适合研磨性强、中到坚硬地层。

层相匹配的情况
下，PDC钻头应
该配合螺杆或涡
轮钻具使用才能
取得更为满意的机械钻速和进尺。

对于定向井而言，在研磨性较高的稳斜井段钻进时除了要保证所选的PDC切削齿具有高的耐磨性以外，还要保证所选的钻头具有良好的保径效果（一般选用相对较小的保径长度），以期得到较高的机械钻速和进尺。

在PDC钻头选型方面，应注意钻头的轮廓和布齿方式，下表是常用的PDC钻头轮廓及适用范围。

在石油勘探和钻井作业中牙轮式钻头最为普遍，应用范围也较为广泛；金刚石式钻头在特殊地质有着良好的适用性，石油钻井应该掌握的主要技术之一；而刮刀式钻头应
用范围较窄，而且已经遭淘汰，在此就不进行描述。