设备管理与维修2023№5（下）0引言蓬莱气区地处四川省射洪市盐亭县一带，位于川中古隆起北斜坡。2020年获百万级高产工业气流。并确认了该地区立体成藏，复式聚集的多个圈闭。蓬莱气区上部井段难钻程度高，主要特征为：非均质性强、砂泥岩交互剧烈、含石英质成分夹层，钻进困难，使用普通PDC（PolycrystallineDiamondCompact，聚晶金刚石复合片）钻头存在进尺少、机速慢、报废率高等问题。对此，通过现场调研收集资料，专业软件模拟，持续推进设计优化和现场试验，形成了针对性的非均质地层PDC钻头设计技术。1蓬莱气区上部地层分析1.1地层特征和钻头破损机理凉高山组岩性为黑色页岩与灰绿色砂岩不等厚互层，局部含灰色灰岩及粉砂岩；自流井组分4个小层（大安寨、马鞍山、东岳庙、珍珠冲）岩性为杂色泥岩、粉砂岩、砂岩、灰质砂岩等。整段岩性变化大，自然伽马起伏大，地层可钻性在2～6级波动。非均质特征显著，泥岩可钻性较好，机械钻速快，但容易出现泥包工况，在砂岩层段研磨性急剧升高，机械钻速降低，钻齿出现磨损，短时间内大概率出现钻头无进尺的现象，起出后钻头报废率高，环槽、环切现象较为多见（图1），考验钻头综合性能。钻头与岩石相互作用，在破碎岩石的同时也会受到岩石反作用力发生磨损，尤其是在非均质地层中钻进时，从一种岩性过渡到另一种岩性，从一种抗压环境过渡到另一种抗压环境，由于岩性变化块，钻齿吃入深度不一，扭矩波动大，钻头在井底会产生较高的瞬时冲击力、循环侧向力和振动，由于强烈振动导致PDC钻头出现破碎、裂纹和大量的切削齿断裂。同时钻进此类非均质地层还会产生较大的钻齿负荷，会引起钻头无序振动，反过来又引起钻齿的冲击破坏。并且随着切削齿磨损面扩大，会造成切削齿与岩石之间的界面摩擦生热，进而弱化金刚石切削部件。1.2PDC钻头在非均质地层的使用效果PDC钻头在蓬莱气区上部难钻地层使用效果见表1，可见以往PDC钻头普遍存在进尺少、机速低的问题。大量实践证明，PDC钻头在非均质地层的使用效果较差。为此，设计开发一款针对性钻头，具有轴向及横向稳定控制、抗涡动等特征，既可在泥岩段钻进中保持高机速，也可在砂岩含底砾等交互井段钻进中保持稳定性，在保证机械钻速的同时，延长钻头的使用寿命。2蓬莱气区上部地层PDC钻头开发2.1钻头研发（1）基于非均质性地层对钻头的破坏特征，通过专业软件进行多次模拟，最终制定针对性设计方案。（2）钻头选用中深内锥、五刀翼（3个主刀翼，2个副刀翼），长抛物...
