油用鉆頭鉆具一體化技術服務模式探析

胡志坤

摘要： 本文通過分析我國當前石油鉆探行業油用鉆頭的技術服務現狀，結合實踐應用的目的對油用鉆頭（鉆具）一體化技術服務模式展開研究，為同類企業優化鉆頭鉆具技術服務體系提供參考。

Abstract： Based on the analysis of the current status of technical service of oil bit in China's oil drilling industry and the purpose of practical application， this paper studies the integrated technical service mode of oil bit （drilling tool）， which provides reference for the optimization of bit （drilling tool） technical service system of similar enterprises.

關鍵詞： 油用鉆頭（鉆具）；發展現狀；一體化技術服務體系

Key words： oil bit （drilling tool）；development status；integrated technical service system

中圖分類號：F124.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）16-0138-03

0 引言

鉆頭作為石油鉆井工業中必不可少的一種鉆井工具，對于保障石油開采項目的順利實施起著至關重要的作用。從原油的生產成本來看，鉆井成本在其中至少占著30%的比例。要降低石油鉆探成本，就必須選擇合適的鉆頭，并且在作業中加強鉆頭的維護與養護，延長其使用壽命，以提升鉆井工效，達到節約成本的目標。鑒于此，對鉆頭技術加強研究，無疑是石油鉆探過程中最關鍵的一個節點。本文針對江鉆油用鉆頭，通過分析我國當前石油鉆探行業油用鉆頭的技術服務現狀，結合實踐應用的目的對油用鉆頭（鉆具）一體化技術服務模式展開研究，為同類企業優化鉆頭鉆具技術服務體系提供參考。

1 油用鉆頭的發展現狀

1.1 PDC鉆頭切削結構的創新

從鉆頭切削面的整體結構來看，它不僅致力于鉆探效率的提升，同時也兼顧了鉆頭的壽命，目前石油鉆探領域技術最先進的PDC復合片在材質設計上就充分體現了這兩點設計理念。二戰以來，工業領域在優化鉆頭切削結構方面取得了很大的進步，客觀上推動了PDC鉆頭綜合效率的提升，特別在難以鉆進的復雜地質環境中，其性能優勢被發揮得淋漓盡致。在我國，出自西南石油大學科研部的一項新技術——內鑲二級齒技術，就大大改善了PDC鉆頭在復雜鉆地層中的適用性。

1.2 混合切削結構鉆頭技術

在21世紀初，在由美國石油工程師協會承辦的學術交流會上，其本土企業休斯公司展示了一種由固定刀翼和固定牙輪混合制作而成的新型混合鉆頭的實驗及相關應用數據。該混合鉆頭的固定刀翼使用了固定的PDC齒設計，并且用新型硬質合金制作配套的牙輪。和普通牙輪相比，在頁巖或塑性地層用混合鉆頭作業，更容易吃入地層，機械鉆速會大幅度提升，鉆進速度提高了2倍，工效得到了大幅度提升。

2 新型鉆頭研發及鉆頭技術服務發展趨勢

最近幾年，許多以研發鉆頭、鉆具為主業的企業和相關科研機構都在致力于鉆頭技術及性能的研究，推動了鉆頭的更新換代。Hughes公司推出了一種新型鋼齒三牙輪鉆頭。這種FastMax系列的新型鉆頭的葉輪有九排齒，外加一排抗重復研磨的齒排，在齒排設計上采用了由本公司研發的金字塔狀內排齒，齒排表面敷焊了當前工業設計領域先進的Endurall硬面敷焊材料。該鉆頭在快速鉆進方面具有顯著的應用優勢，獨特的金字塔形齒排具有出色的耐磨性能，能夠實現其最大的基礎負載，并且能有效避免鉆進過程中鉆頭泥包的問題。在鋼齒三牙輪鉆頭問世不久，該公司又成功研發了一種多水眼新型金剛石鉆頭，該鉆頭配備了五個刮刀片和十九毫米切削齒，鉆頭具有高效率的水力能量，鉆頭在井下能快速破碎井底巖石，并且鉆頭上的金剛石能夠起到快速冷卻的作用。

鉆頭技術及性能研究的持續推進，使人們開始意識到，要延長鉆頭壽命，同時提高其鉆進工效，就必須加強創新研究和技術攻關。在鉆頭結構的優化設計及實踐應用中，根據工程需要不斷改進鉆頭設計，同時對鉆頭耐磨性、齒排韌性及軸承壽命的技術研究，都是目前鉆頭技術研究中的關鍵節點，并且未來的許多年間，對牙齒材質、軸承密封技術的研究，都將是鉆頭技術研發的重點。隨著鉆頭的升級換代和生產成本的降低，金剛石復合齒將有望取代傳統材料，被廣泛應用在牙輪鉆頭上。石油鉆頭技術的創新集中體現在鉆頭或鉆具技術、性能及材質的更新換代上，國際上各大石油鉆探企業都在致力于新型復合材料的研發或技術改進，材料硬度高、使用壽命長始終是鉆頭技術研發的關鍵指標。目前我國在鉆頭材料的技術研究上略遜于一些西方國家，但隨著國民經濟的發展和科技的進步，這一劣勢必將得到扭轉。此外，有效地針對復雜地層，鉆頭的選擇以及使用上，鉆頭更有效地在這些復雜地層鉆進，也是未來鉆頭發展的方向。除了上述的一些發展方向，我們還應該借鑒國外的新型鉆頭技術、牙輪技術等，取長補短，集百家之長，有針對性地應對鉆頭在特殊地層有效地提高鉆進效率，提高鉆頭的使用壽命。

3 江鉆油用鉆頭的技術服務創新—— 一體化技術服務模式

江漢石油鉆頭股份有限公司是亞洲最大、全球第三大石油鉆頭制造商。從1973年開始從事鉆頭生產，至今已有40多個年頭，產品銷往美國、加拿大、俄羅斯、伊朗、哈薩克斯坦等30多個國家和地區。