PDC鉆頭是(shi)(shi)人(ren)造聚晶金剛石復合(he)片(pian)鉆頭的(de)簡稱，PDC鉆頭真(zhen)正具(ju)有劃時代的(de)發展并(bing)投入(ru)使用是(shi)(shi)在80年(nian)代末(mo)，當Amoco Production公司驗證鉆頭回旋是(shi)(shi)阻礙PDC鉆頭有效應用的(de)主要原(yuan)因，這使PDC鉆頭技術(shu)有了一(yi)個***性的(de)突破(po)。

　　鉆頭回旋(xuan)是指鉆頭偏移(yi)(yi)了鉆頭幾(ji)何中(zhong)心(xin)線(xian)進行旋(xuan)轉(zhuan)工作。在鉆頭發(fa)生(sheng)回旋(xuan)過(guo)程中(zhong)，鉆頭的(de)瞬時旋(xuan)轉(zhuan)中(zhong)心(xin)總(zong)是變化，它不是和井(jing)眼中(zhong)心(xin)保持在同(tong)一(yi)條中(zhong)心(xin)線(xian)上。切削齒在徑向移(yi)(yi)動(dong)，甚至相對于地層(ceng)巖石面向后移(yi)(yi)動(dong)。鉆頭回旋(xuan)產生(sheng)的(de)井(jing)底造(zao)(zao)形(xing)形(xing)狀能夠造(zao)(zao)成(cheng)PDC切削齒的(de)金剛石層(ceng)掉片或沖(chong)擊破(po)壞，加速鉆頭的(de)磨損(sun)，降低鉆頭工作壽命(ming)。

　　在計算(suan)(suan)機(ji)輔助設(she)計和計算(suan)(suan)機(ji)輔助加工(CAD/CAM)和計算(suan)(suan)機(ji)輔助工程(CAE)進(jin)行有限元分析的推動下，開發了(le)鉆(zhan)頭抗回旋技術，井底動態(tai)流場(chang)模擬(ni)技術應(ying)用(yong)于水力設(she)計，大大提高了(le)鉆(zhan)頭的工作壽命(ming)和機(ji)械鉆(zhan)速。

　　PDC鉆頭獲(huo)得高機械(xie)鉆速的較大(da)(da)一項障(zhang)礙是避免PDC切(qie)削(xue)(xue)齒(chi)過熱(re)。PDC金剛石層和碳(tan)(tan)化鎢(wu)(wu)基(ji)體(ti)有著(zhu)不同(tong)的熱(re)膨(peng)脹系(xi)數，在(zai)高溫下會導致(zhi)PDC切(qie)削(xue)(xue)齒(chi)出(chu)現熱(re)裂紋。為了減少在(zai)鉆井(jing)(jing)過程中PDC切(qie)削(xue)(xue)齒(chi)出(chu)現的熱(re)裂紋影響，近期成功地(di)開發出(chu)在(zai)PDC金剛石層和碳(tan)(tan)化鎢(wu)(wu)基(ji)體(ti)之間具有各種(zhong)幾(ji)何形狀交接面(mian)的PDC切(qie)削(xue)(xue)齒(chi)，這(zhe)些(xie)高質(zhi)量的PDC切(qie)削(xue)(xue)齒(chi)具有很(hen)高的抗研磨(mo)性，即使出(chu)現磨(mo)損，仍然會有許多金剛石保留在(zai)碳(tan)(tan)化鎢(wu)(wu)基(ji)體(ti)上繼(ji)續切(qie)削(xue)(xue)地(di)層。這(zhe)種(zhong)非平面(mian)形狀的幾(ji)何結構，大(da)(da)大(da)(da)提高了PDC切(qie)削(xue)(xue)齒(chi)在(zai)井(jing)(jing)下的工作壽命(ming)。

　　冶金技術、水力條件、PDC切削齒等技術的快速發(fa)展(zhan)，雖(sui)然沒有能夠(gou)減低(di)鉆(zhan)(zhan)頭(tou)的成本(ben)，但這(zhe)些(xie)(xie)技術使PDC鉆(zhan)(zhan)頭(tou)鉆(zhan)(zhan)的進尺更多(duo)，可以在多(duo)套(tao)不同地層(ceng)下有效鉆(zhan)(zhan)進。這(zhe)些(xie)(xie)技術的發(fa)展(zhan)帶(dai)來(lai)的另外一項重大進步是PDC鉆(zhan)(zhan)頭(tou)可以鉆(zhan)(zhan)硬夾層(ceng)。

　　PDC鉆(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)機械鉆(zhan)(zhan)速和壽命的提高，在以前認為僅能使用(yong)牙輪鉆(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)的地層，目前也能夠用(yong)PDC鉆(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)鉆(zhan)(zhan)穿。

　　PDC鉆(zhan)(zhan)頭目前經常使用在井(jing)底需要鉆(zhan)(zhan)頭長(chang)時間工作的井(jing)段(duan)、油基(ji)泥漿、或在非縮徑井(jing)段(duan)使用的水(shui)基(ji)泥漿。在高轉速鉆(zhan)(zhan)具上，PDC鉆(zhan)(zhan)頭也具有優越性，如渦輪鉆(zhan)(zhan)具、螺桿鉆(zhan)(zhan)具或造斜井(jing)段(duan)。

　　PDC鉆頭(tou)經常使用在低抗壓(ya)強度、膠(jiao)結(jie)性差、低研磨(mo)性、或帶(dai)有(you)薄(bo)夾層的地(di)層中(zhong)，如鹽巖、石(shi)膏巖、泥(ni)(ni)灰巖、灰巖等，中(zhong)等抗壓(ya)強度、具有(you)一定(ding)研磨(mo)性和脆(cui)性的地(di)層，如砂泥(ni)(ni)巖、硅質(zhi)頁巖、孔(kong)隙性碳(tan)酸巖和石(shi)膏巖。但PDC鉆頭(tou)在高(gao)抗壓(ya)強度、致密膠(jiao)結(jie)的研磨(mo)性砂巖、燧石(shi)和花崗巖、剛玉(yu)、黃鐵礦、礫(li)石(shi)中(zhong)使用效果不好。一般PDC可鉆地(di)層的抗壓(ya)強度低于(yu)18000PSI、巖石(shi)研磨(mo)性低于(yu)41°(巖石(shi)的內磨(mo)察角IAF值)。