PDC鉆(zhan)頭(tou)是(shi)人造聚晶金剛(gang)石(shi)復合片鉆(zhan)頭(tou)的簡稱，PDC鉆(zhan)頭(tou)真正(zheng)具(ju)有劃時代(dai)的發展并投入使用是(shi)在80年代(dai)末，當Amoco Production公(gong)司驗(yan)證(zheng)鉆(zhan)頭(tou)回旋是(shi)阻(zu)礙(ai)PDC鉆(zhan)頭(tou)有效應用的主(zhu)要原因(yin)，這(zhe)使PDC鉆(zhan)頭(tou)技術(shu)有了(le)一(yi)個***性的突(tu)破。

　　鉆(zhan)頭(tou)回旋(xuan)(xuan)是指鉆(zhan)頭(tou)偏移了鉆(zhan)頭(tou)幾何中心(xin)線(xian)進行旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)工作(zuo)。在鉆(zhan)頭(tou)發生回旋(xuan)(xuan)過(guo)程中，鉆(zhan)頭(tou)的瞬時(shi)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)中心(xin)總是變化(hua)，它(ta)不是和井眼(yan)中心(xin)保持在同一條中心(xin)線(xian)上。切削齒(chi)在徑向(xiang)移動，甚至相對于地(di)層(ceng)巖石面向(xiang)后移動。鉆(zhan)頭(tou)回旋(xuan)(xuan)產(chan)生的井底造(zao)形(xing)形(xing)狀(zhuang)能(neng)夠造(zao)成PDC切削齒(chi)的金剛石層(ceng)掉片或沖擊破壞，加速鉆(zhan)頭(tou)的磨損，降低鉆(zhan)頭(tou)工作(zuo)壽命。

　　在計(ji)(ji)算機(ji)輔助(zhu)設(she)計(ji)(ji)和(he)計(ji)(ji)算機(ji)輔助(zhu)加工(CAD/CAM)和(he)計(ji)(ji)算機(ji)輔助(zhu)工程(cheng)(CAE)進行有限元分析(xi)的(de)推動(dong)下，開發(fa)了鉆(zhan)頭抗回旋技術，井底動(dong)態(tai)流場模擬技術應用于水力設(she)計(ji)(ji)，大(da)大(da)提(ti)高(gao)了鉆(zhan)頭的(de)工作(zuo)壽(shou)命和(he)機(ji)械鉆(zhan)速。

　　PDC鉆(zhan)頭獲得(de)高(gao)機械鉆(zhan)速的(de)較大一(yi)項障礙(ai)是避免PDC切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)齒(chi)過熱(re)。PDC金(jin)剛石(shi)層和碳化(hua)(hua)鎢(wu)(wu)基體有(you)著(zhu)不同的(de)熱(re)膨脹系數，在高(gao)溫下會(hui)導(dao)致PDC切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)齒(chi)出(chu)現(xian)熱(re)裂紋。為了減少在鉆(zhan)井過程中PDC切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)齒(chi)出(chu)現(xian)的(de)熱(re)裂紋影(ying)響，近期成功地開發出(chu)在PDC金(jin)剛石(shi)層和碳化(hua)(hua)鎢(wu)(wu)基體之(zhi)間(jian)具有(you)各種(zhong)幾(ji)何(he)形狀交接面的(de)PDC切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)齒(chi)，這些高(gao)質量的(de)PDC切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)齒(chi)具有(you)很高(gao)的(de)抗研磨性，即使(shi)出(chu)現(xian)磨損(sun)，仍然會(hui)有(you)許多金(jin)剛石(shi)保留在碳化(hua)(hua)鎢(wu)(wu)基體上繼續切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)地層。這種(zhong)非平(ping)面形狀的(de)幾(ji)何(he)結構(gou)，大大提高(gao)了PDC切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)齒(chi)在井下的(de)工(gong)作(zuo)壽(shou)命。

　　冶金技(ji)(ji)術、水力(li)條件、PDC切(qie)削齒等技(ji)(ji)術的(de)快速發展(zhan)，雖然沒有(you)(you)能夠減低鉆(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)的(de)成本，但這(zhe)些(xie)技(ji)(ji)術使PDC鉆(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)鉆(zhan)(zhan)的(de)進(jin)尺更(geng)多，可以在多套不同(tong)地層(ceng)下(xia)有(you)(you)效鉆(zhan)(zhan)進(jin)。這(zhe)些(xie)技(ji)(ji)術的(de)發展(zhan)帶來的(de)另外一項(xiang)重大進(jin)步(bu)是PDC鉆(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)可以鉆(zhan)(zhan)硬(ying)夾層(ceng)。

　　PDC鉆(zhan)頭機械鉆(zhan)速和(he)壽命的提高，在以(yi)前認為僅(jin)能使用(yong)牙輪鉆(zhan)頭的地(di)層，目前也(ye)能夠用(yong)PDC鉆(zhan)頭鉆(zhan)穿。

　　PDC鉆頭目前經常使(shi)用在井底需(xu)要鉆頭長時間(jian)工(gong)作的井段(duan)、油基(ji)泥漿、或在非縮徑井段(duan)使(shi)用的水(shui)基(ji)泥漿。在高轉(zhuan)速鉆具(ju)(ju)上，PDC鉆頭也具(ju)(ju)有優(you)越(yue)性，如(ru)渦輪鉆具(ju)(ju)、螺桿鉆具(ju)(ju)或造(zao)斜井段(duan)。

　　PDC鉆(zhan)頭(tou)經(jing)常使用在低抗(kang)壓強(qiang)(qiang)度(du)(du)、膠結性(xing)差、低研(yan)磨(mo)(mo)性(xing)、或帶有薄夾(jia)層的(de)(de)地(di)層中，如(ru)鹽巖(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)、石膏(gao)巖(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)、泥(ni)灰巖(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)、灰巖(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)等，中等抗(kang)壓強(qiang)(qiang)度(du)(du)、具有一(yi)定(ding)研(yan)磨(mo)(mo)性(xing)和脆性(xing)的(de)(de)地(di)層，如(ru)砂泥(ni)巖(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)、硅(gui)質頁巖(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)、孔隙性(xing)碳酸(suan)巖(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)和石膏(gao)巖(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)。但(dan)PDC鉆(zhan)頭(tou)在高(gao)抗(kang)壓強(qiang)(qiang)度(du)(du)、致密(mi)膠結的(de)(de)研(yan)磨(mo)(mo)性(xing)砂巖(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)、燧石和花(hua)崗巖(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)、剛(gang)玉、黃鐵礦(kuang)、礫石中使用效(xiao)果不好。一(yi)般PDC可鉆(zhan)地(di)層的(de)(de)抗(kang)壓強(qiang)(qiang)度(du)(du)低于(yu)18000PSI、巖(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)石研(yan)磨(mo)(mo)性(xing)低于(yu)41°(巖(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)石的(de)(de)內磨(mo)(mo)察(cha)角IAF值)。