PDC鉆(zhan)頭(tou)是人造聚晶金剛石復合片鉆(zhan)頭(tou)的(de)簡稱，PDC鉆(zhan)頭(tou)真正具(ju)有劃時代的(de)發展并投入使用是在80年(nian)代末(mo)，當(dang)Amoco Production公(gong)司驗證鉆(zhan)頭(tou)回旋是阻礙PDC鉆(zhan)頭(tou)有效應用的(de)主要原因，這使PDC鉆(zhan)頭(tou)技術有了一(yi)個***性(xing)的(de)突破。

　　鉆頭(tou)(tou)(tou)(tou)回旋是(shi)指鉆頭(tou)(tou)(tou)(tou)偏移了鉆頭(tou)(tou)(tou)(tou)幾(ji)何中心線(xian)進行旋轉工作。在(zai)(zai)(zai)鉆頭(tou)(tou)(tou)(tou)發(fa)生回旋過程中，鉆頭(tou)(tou)(tou)(tou)的(de)瞬時(shi)旋轉中心總是(shi)變(bian)化，它不是(shi)和井眼中心保持在(zai)(zai)(zai)同一(yi)條(tiao)中心線(xian)上(shang)。切削齒在(zai)(zai)(zai)徑向移動(dong)(dong)，甚至相對(dui)于(yu)地層巖石面向后移動(dong)(dong)。鉆頭(tou)(tou)(tou)(tou)回旋產(chan)生的(de)井底(di)造形(xing)形(xing)狀(zhuang)能夠造成PDC切削齒的(de)金剛石層掉片或沖擊(ji)破壞，加速(su)鉆頭(tou)(tou)(tou)(tou)的(de)磨損(sun)，降低鉆頭(tou)(tou)(tou)(tou)工作壽命。

　　在計(ji)(ji)算機(ji)輔(fu)助設計(ji)(ji)和(he)計(ji)(ji)算機(ji)輔(fu)助加工(gong)(CAD/CAM)和(he)計(ji)(ji)算機(ji)輔(fu)助工(gong)程(CAE)進行有限(xian)元分(fen)析的推動下(xia)，開發了(le)鉆(zhan)頭抗回旋技術，井底(di)動態(tai)流場模擬技術應用于水力(li)設計(ji)(ji)，大(da)大(da)提(ti)高了(le)鉆(zhan)頭的工(gong)作壽命和(he)機(ji)械鉆(zhan)速。

　　PDC鉆(zhan)頭獲得(de)高(gao)機械鉆(zhan)速(su)的(de)較大一項障礙是(shi)避(bi)免PDC切削(xue)齒(chi)(chi)過(guo)熱(re)。PDC金(jin)(jin)剛石(shi)層和碳(tan)化鎢(wu)(wu)基體有著不同的(de)熱(re)膨(peng)脹(zhang)系數，在(zai)(zai)高(gao)溫下會導致(zhi)PDC切削(xue)齒(chi)(chi)出現熱(re)裂紋。為了(le)減少在(zai)(zai)鉆(zhan)井過(guo)程(cheng)中PDC切削(xue)齒(chi)(chi)出現的(de)熱(re)裂紋影響(xiang)，近(jin)期成(cheng)功(gong)地開發出在(zai)(zai)PDC金(jin)(jin)剛石(shi)層和碳(tan)化鎢(wu)(wu)基體之(zhi)間具有各種幾(ji)何形(xing)狀交接面的(de)PDC切削(xue)齒(chi)(chi)，這些高(gao)質量的(de)PDC切削(xue)齒(chi)(chi)具有很高(gao)的(de)抗(kang)研磨性，即使出現磨損(sun)，仍然(ran)會有許多金(jin)(jin)剛石(shi)保留在(zai)(zai)碳(tan)化鎢(wu)(wu)基體上繼續切削(xue)地層。這種非平面形(xing)狀的(de)幾(ji)何結(jie)構，大大提高(gao)了(le)PDC切削(xue)齒(chi)(chi)在(zai)(zai)井下的(de)工(gong)作壽命(ming)。

　　冶金(jin)技術、水力條(tiao)件、PDC切削齒等技術的(de)(de)快速發展(zhan)，雖然沒有能夠減(jian)低鉆頭(tou)的(de)(de)成本(ben)，但這些技術使PDC鉆頭(tou)鉆的(de)(de)進尺更多，可(ke)(ke)以(yi)在多套(tao)不同地(di)層下有效鉆進。這些技術的(de)(de)發展(zhan)帶(dai)來的(de)(de)另外一(yi)項重大(da)進步(bu)是PDC鉆頭(tou)可(ke)(ke)以(yi)鉆硬夾層。

　　PDC鉆頭機械(xie)鉆速(su)和壽命的(de)提(ti)高，在以前(qian)(qian)認為僅能(neng)(neng)使用牙輪鉆頭的(de)地層，目(mu)前(qian)(qian)也能(neng)(neng)夠用PDC鉆頭鉆穿(chuan)。

　　PDC鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭目前經常使用(yong)在井底需要鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭長時間工作的井段、油基(ji)(ji)泥漿、或在非(fei)縮徑井段使用(yong)的水基(ji)(ji)泥漿。在高轉(zhuan)速鉆(zhan)(zhan)(zhan)具(ju)上，PDC鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭也具(ju)有優越性，如渦輪鉆(zhan)(zhan)(zhan)具(ju)、螺(luo)桿鉆(zhan)(zhan)(zhan)具(ju)或造斜井段。

　　PDC鉆(zhan)頭(tou)經常使用(yong)在(zai)低(di)抗(kang)壓強(qiang)度、膠(jiao)結性(xing)差、低(di)研(yan)(yan)磨(mo)性(xing)、或帶有薄夾層的(de)(de)地層中(zhong)，如(ru)鹽巖(yan)(yan)(yan)、石(shi)(shi)膏(gao)巖(yan)(yan)(yan)、泥灰(hui)巖(yan)(yan)(yan)、灰(hui)巖(yan)(yan)(yan)等，中(zhong)等抗(kang)壓強(qiang)度、具有一定研(yan)(yan)磨(mo)性(xing)和(he)脆(cui)性(xing)的(de)(de)地層，如(ru)砂(sha)泥巖(yan)(yan)(yan)、硅質頁巖(yan)(yan)(yan)、孔隙性(xing)碳酸(suan)巖(yan)(yan)(yan)和(he)石(shi)(shi)膏(gao)巖(yan)(yan)(yan)。但PDC鉆(zhan)頭(tou)在(zai)高抗(kang)壓強(qiang)度、致密膠(jiao)結的(de)(de)研(yan)(yan)磨(mo)性(xing)砂(sha)巖(yan)(yan)(yan)、燧石(shi)(shi)和(he)花崗(gang)巖(yan)(yan)(yan)、剛玉、黃(huang)鐵礦、礫(li)石(shi)(shi)中(zhong)使用(yong)效果不好(hao)。一般PDC可鉆(zhan)地層的(de)(de)抗(kang)壓強(qiang)度低(di)于18000PSI、巖(yan)(yan)(yan)石(shi)(shi)研(yan)(yan)磨(mo)性(xing)低(di)于41°(巖(yan)(yan)(yan)石(shi)(shi)的(de)(de)內磨(mo)察角IAF值(zhi))。