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PDC鉆頭是20世紀80年代研制出的一種以人造聚晶金剛石為切削齒的聚晶金剛石復合片鉆頭。由于其顯著的高鉆井效率和較長的使用壽命得到了廣泛的應用。PDC鉆頭、井下馬達、隨鉆測試以及計算機在鉆井上的應用稱為80年代四大鉆井技術。
鉆井在油田開發中的作用是非常重要的。據估計，在某些油田開發中，鉆井投資占35%-40%。隨著石油資源的不斷減少和世界能源供應相對緊張的局面日漸突出，這就要求鉆井公司更經濟，更有效的進行石油開發。鉆頭做為鉆井作業中重要的工具，其工作性能直接影響到鉆井作業的質量、成本和效率。
在上世紀80年代初期，我國自主研發的PDC尚未成功之前，Ф6X6mm聚晶體曾大量用于石油、天然氣鉆井的取芯鉆頭和西瓜皮式的全面鉆進鉆頭.自90年代國產PDC大規模生產之后，聚晶人造金剛石逐漸退出了鉆井市場，被PDC全面取代。
圖1 PDC復合片
在我國,PDC鉆頭的開發因為受到PDC國產化的影響,相對美國要晚15年左右,在上世紀80年代中期,江漢鉆頭廠、大港總機廠鉆井研究所及北京石油大學等單位開始著手研發PDC鉆頭,1985年川石-克里斯坦森金剛石鉆頭公司與1990年新疆—帝陛艾斯鉆頭工具公司成立后分別引進了國外成熟的PDC鉆頭技術及后續新技術,并采用GE、DeBeers、USS公司生產的質量穩定可靠的PDC,它們制造的鉆頭在52鉆井中均有卓越的表現,為我國PDC鉆頭的開發與應用迅速鋪平了道路,展現了PDC鉆頭在石油、天然氣鉆井市場的光明前景。但因鉆頭成本過高及售價昂貴,其應用主要在新疆地區油田及海洋油田鉆井中推廣。
1988年鄭州三磨所自主研制的價格十分低廉的PDC投放市場后,加速了我國PDC鉆頭國產化的步伐,先后出現了江漢鉆頭廠鉆井研究所、大港石油總機廠、勝利油田鉆井院、大慶石油管理局鉆頭廠等一批PDC鉆頭制造廠,完全國產化的PDC鉆頭在大慶油田、中原油田、大港油田、勝利油田、遼河油田、吉林油田等地區得到了推廣和普及。
圖2 PDC金剛石鉆頭
由于20世紀90年代初國產PDC的性能還不令人滿意以及部分鉆頭廠家鉆頭設計與制造水平相對較低,鉆井效果尚不太理想,直到鄭州新亞復合超硬材料有限公司投產后,在PDC制造技術上堅持不懈地進行研究和創新,產品的規格與國外產品一致,產品的質量及可靠性提高,才基本上滿足國內外鉆頭客戶用于鉆進軟—中硬地層鉆頭的技術要求,目前該公司主要致力于開發適合于硬地層、夾層、深井等難攻地層鉆頭用的PDC。
另外,在鉆頭制造方面,除川石—克里斯坦森金剛石鉆頭公司、新疆帝陛艾斯鉆頭工具公司外,又涌現了一批具有高質量水平的鉆頭制造公司:如成都百施特金剛石鉆頭公司、武漢億斯達工具公司、成都迪普金剛石鉆頭公司及四川川石金剛石鉆頭公司等。
圖3 我國首座深水鉆井平臺
2012年5月9日上午9時38分，我國首座自主設計、建造的第六代深水半潛式鉆井平臺“海洋石油981”的鉆頭在南海荔灣6－1區域約1500米深的水下探入地層，標志著我國海洋石油工業的“深水戰略”由此邁出了實質性的一步。近年來，在全球獲得的重大勘探發現中，有５０％來自海洋，主要是深水海域。深水海域已經成為國際上油氣勘探開發的重要接替區域。中國南海油氣資源極為豐富，整個南海盆地群石油地質資源量約在２３０億至３００億噸之間，天然氣總地質資源量約為１６萬億立方米，占中國油氣總資源量的三分之一，其中７０％蘊藏于１５３．７萬平方公里的深海區域。
圖4：掛有紅色綢布的鉆頭徐徐下降
經過長期的自主創新，中國石油鉆井水平明顯提高，例如中國海油在流花11-1油田創造了單只PDC鉆頭（聚晶金剛石復合片鉆頭）一次入進尺4380米的海洋石油鉆井記錄；此外還有抗高溫高壓的防氣竄水泥漿體系的研發、優化井網油藏開發技術、儲層保護技術、海上壓裂工具及裝備技術的使用等。
圖5 中國石油鉆井提速變化
可以相信,不久的將來,國產PDC鉆頭的使用效果及應用領域會隨著PDC品質的改善以及鉆頭設計、制造水平的提高而迅速進步。
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