混合钻头技术

　　贝克休斯的混合钻井技术提供了牙轮钻头与PDC钻头的合并式钻头，由于融合了PDC钻头优越的切削特性、连续的刮擦优势，以及牙轮钻头的高强度压碎特性，降低了钻井成本，因此该钻头提供了一个更低、更加一致的钻井扭矩、良好的力度变化和方向控制，提高了钻头的耐用性和稳定性，以及更低的扭力摆动。

　　混合钻头技术将牙轮钻头和PDC固定切削刃钻头合并为单只钻头，获得了在最复杂应用领域缩短钻井周期的设计专利，由于牙轮钻头高强度的岩石压碎性和稳定性，以及金刚石钻头卓越的切削性和持续的切割功能，使得这种钻头技术对于带有夹层的地层具有很长的使用寿命，表现出良好的连贯性和极好的刀刃面抗磨性。

　　在美国，12 1/4"混合钻头技术在现场的实验基地得到应用，作业公司提高钻井速度62%，单只钻头的钻进深度增加了200%以上，缩短了标准的钻井时间。

　　该技术已在6个国家进行了100多次这种钻头的现场应用，打了100,000多英尺(30,480米)的进尺，在巴西，某作业公司提高了钻井速度90%，多打了20%的补偿井。

　　与牙轮钻头相比，可以提高机械钻速，降低钻压，减少钻头跳动;与PDC钻头相比，显著地提高了钻头钻夹层地层的耐久性，减少了钻头粘滑，降低和保持一致的钻进扭矩，提高了钻头的稳定性和方向控制。

　　降低每英尺进尺成本达40%

　　在俄克拉荷马州西部，了解到确实存在坚硬的夹层地层，美国石油公司要求帮助缩短钻井周期，这些井的平均总深度为22000英尺(6706米)，完井周期为180天～200天。

　　该地区夹层层段高达10,800英尺(3,292米)～16,500英尺(5029米)，通常情况下需要82天才能打完这部分深度，打这些层段需要平均 8～10只牙轮钻头，每只牙轮钻头大约以10英尺/每小时(3米/每小时)很低的机械钻速才能仅仅打600英尺(183米)～800英尺(244米)的深度;使用PDC钻头，尽管总体采用了很高的扭矩和扭矩变化，每只钻头甚至平均仅获得了150英尺(46米)～200英尺(61米)较低的进尺，由于粘滑，同时增加了钻头也存在过早损坏的可能。

　　石油公司选用了混合钻头，相比之前使用的牙轮钻头，机械钻速大幅提高，并且大大超越了PDC钻头的切削效率。

　　在这种高夹层区块，混合钻头的性能表现超出预期，由于在一个更为有效的钻井环境下取得了更加平稳的切削效果，机械钻速和钻井进尺得到了提高，石油公司平均节约钻井周期25天，每英尺进尺成本节约了40% ，由于节约了可观的资金和钻井周期，石油公司可以每年在这个区块增加打井的数量。

　　混合钻头技术找到了新土壤

　　历经100多年，许多技术已对钻井业产生了重大影响，旋转钻机、滚动钻头、顶驱钻井和PDC钻头都是一些革命性技术，它们已经改变了石油公司的钻井方式，贝克休斯公司的混合钻头代表了一个技术创新的产物。

　　由于石油公司对油藏的探索更加困难，也费精力，钻至这些油藏甚至变得更具有挑战，例如：对于复杂井的剖面构造，硬的和带夹层的地层、钻机和设备的局限增大了缩短钻进作业的可能性，致使昂贵的钻井工具过早损坏，最终减少了石油公司的盈利，而PDC钻头的表现已获得了大大改善，但它仍受限于动力无效的困扰，包括更高的扭矩波动和所产生的综合扭矩强度;同样，牙轮钻头技术的提高能使机械钻速和总体进尺得到改善，但由于牙轮钻头本身技术的限制，会造成钻头的连续重压。

　　新钻头的最佳设计

　　混合钻头技术是一项创新的模范式变化，牙轮钻头与PDC钻头合并为一个单只钻头，其结果是一项开发了两种钻头最佳特性的技术设计，搭建了两种钻头缺陷的桥梁，由于融合了PDC钻头优越的切削特性和连续的刮擦特性，以及牙轮钻头高强度的岩石压碎特性，这种可修理的钻头已被证明在夹层地层有着很强的生命力，平稳的钻进操作和良好的工具面控制，实验室试验和现场表现证明，这种技术的结合取得了成效，与PDC钻头相比较，使用混合钻头得出以下结论：

　　更低和更加一致的钻进扭矩;更好的动力性能和方向控制;提高钻头在钻夹层地层的耐用性和可靠性;更低的扭力摆动和粘滑;

　　与传统的牙轮钻头相比较，得出以下结论：提高潜在的机械钻速;降低了牙轮轴震动和牙轮跳动;更低的钻压要求。

　　在美国12 1/4"钻头的现场应用得出了答案，经过客户与贝克休斯团队的合作努力，单只钻头持续打了200%以上的钻井进尺，钻井速度提高了62%以上，缩短了标准钻井时间。混合钻头技术已在6个国家获得了90多次的现场应用，打了100,000多英尺(30,480米)进尺。最近，在巴西的现场应用中，钻井速度提高了90%，顶替了3只牙轮钻头，多打了20%的补偿井，目前，12 1/4"的钻头很有效。

　　斯普林格深井应用效果良好

　　简单地说，要实现在钻井作业中更大程度地加快钻井速度的目标，石油公司主要的驱动力就是要减少每口井的作业天数，并增加每年打井的数量。因此，为了实现更高效的钻井作业，技术的创新追求是无止境的。

　　斯普林格(Springer)深井是美国中部成本最高的井，平均总深度达22,000英尺(6706米)，平均钻井周期需要160～180天，由于当时的经济状况，石油公司要求贝克休斯公司制定一个有效缩短钻井周期、针对得梅因(Des Moines)地层剖面穿过阿托卡(Atoka)页岩的钻井方案，钻井井段从10,800英尺～16,500英尺(3,292米～5,029米)。

　　相关数据证明，这部分具有极高夹层的地层通常需要82天才能钻完这个总深度，在此期间，平均需要消耗8～10只牙轮钻头，每只钻头平均机械钻速9～11英尺/每小时(2.7～3.4米/每小时)，每只钻头钻进大约600～800英尺(183～244米)深。同样，当使用PDC钻头时，地层的夹层(夹层的机械强度为5～20ksi(1KSI=1千磅/平方英寸))产生了很高的扭矩强度和扭矩波动，进而产生了平均150～200英尺(46～61米)更低的进尺效率，由于粘滑，增加了钻头过早损坏的可能。

　　由于这些原因，作为一项专门针对这类复杂地层的技术应用，引进了混合钻头，在此情况下，期望混合钻头能提供比牙轮钻头更高的机械钻速，更平稳的钻进，以及比传统的PDC钻头更高的切削效能。

　　对于这部分夹层层段，混合钻头获得了比牙轮钻头和PDC钻头两者更高的机械钻速和钻井进尺，混合钻头技术创造了一项更为有效的钻井环境，使得钻头的切削性能更为稳定，最终获得了可观的成本节约，平均节约钻井周期25天，每英尺进尺成本节约了40%。