经过了几十年的创新历程，钻头设计者们面对新的钻井系统及多变的现场条件的挑战，积极采取解决方案。

新设计开发的特色钻头、切削齿、扶正器，很好地解决了现场遇到的新难题，这些技术主要涉及用于可导向旋转钻井系统及随钻套管的ｐｄｃ及牙轮钻头。

贝克石油工具公司

套管开窗新技术

用于现有井眼的造斜器及套管开窗技术已实施了多年。这一技术一般是在预定井深处安放带有开窗铣鞋的造斜器，然后从造斜器上开栓取下开窗铣鞋，并推动铣鞋向前开窗。

通常，在研磨性坚硬地层，铣鞋的金属切削元件会在套管外即被快速磨蚀掉，由此需要下入一只地层钻头来钻出足够长的鼠洞以容纳另一个ｂｈａ（井底钻具组合）。目前这种操作更加重要，因为在开钻之前，通常要求有延伸的鼠洞以在套管外安放较长的旋转导向钻具组合。这一外加的下钻作业取决于开窗深度，需要２天的钻机工作时间，明显增加了钻井成本。所以理想状况是开窗及钻鼠洞能一次性完成，以提高作业效率、削减成本。

解决方案

贝克石油工具公司与其姊妹公司休斯·克里斯坦森公司一道开发出了ｐａｔｈｍａｋｅｒ开窗铣鞋，引入了休斯·克里斯坦森公司的ｇｅｎｅｓｉｓ系列金刚石技术。这一新型套管开窗铣鞋使用了特殊的聚晶金刚石切削齿粉料，能同时有效地切削金属和地层。

新型开窗铣鞋提高了套管钻削及地层钻进性能。其中，螺旋线布齿减少了振动，大流道提供了足够的冷却作用从而增加了ｐｄｃ齿的耐用性。通过一次下钻即可完成硬地层的套管开窗，节省了时间及经费。并且，该铣鞋可适用于贝克石油工具公司的任何一种造斜器装置，或者可以单独使用。在某些硬地层，与普通铣鞋相比，ｐａｔｈｍａｋｅｒ铣鞋还可施加额外的强度。

现场应用

ｐａｔｈｍａｋｅｒ开窗铣鞋在全球一些高难度的套管开窗作业中彰显了不凡的实力。在落基山项目中，钻井作业商需要在３５６１米深处的７英寸、４８千克／米的套管上开窗，以便在白云砂岩地层进行开窗侧钻，地层抗压强度２０７兆帕。一般使用一只６ｘｘ ｉａｄｃ系列的镶齿牙轮钻头来钻此地层。

通常情况下，需要三次下钻才能完成该地层的套管开窗。但是，ｐａｔｈｍａｋｅｒ开窗铣鞋在首次工作时仅用了１０个小时就开了３．７米的窗并钻进３米，节省了２天多的钻机时间。接着该开窗铣鞋又在同一井眼中工作了１０个小时钻出了另一个３．７米的窗及１．５米的鼠洞。

其他现场应用情况如下：

北海---节省了２天的钻机时间。在硬磨蚀砂岩中仅用了１５个小时即一次性地在３１８７米（测量井深）的９５／８英寸、７０千克／米套管处开了一个４．９米的窗及５．５米的鼠洞。

美国---一只直径为１２１／４英寸的铣鞋、定向钻井装置及造斜器在盐岩３６２７米深处的１３５／８英寸的１３１．４千克／米、ｑ－１２５套管上开窗并钻出了３６．６米的鼠洞，一次作业即从垂直方向造斜４度以上。在此深水井中，使用了旋转可导向装置通过一次下钻来钻该井段。不仅省去了一次过渡性造斜下钻，也节省了大量的时间和金钱。

史密斯钻头公司

迎战高温工作环境的耐用切削齿

史密斯钻头公司的地质金刚石 ｈｏｔ（高作业温度）切削齿满足了切削齿与岩石作用时交接面的热性能。与普通ｐｄｃ切削齿相比，这种切削齿的耐磨性增加了１～４倍。由此，镶装ｈｏｔ切削齿的钻头的耐用性明显有所增强，且ｐｄｃ钻头的整体性能也有所改进。这些优势都已在夹层地段、砂岩及粉砂岩的钻井应用中得到了证实。

在开发出ｈｏｔ切削齿之前，耐用性的增长通常是以抗冲击性的减弱为代价的。经过对设计及材料方面的革新，切削齿的耐用性有所提高，而无损于抗冲击性。实验室及现场的试验均表明切削齿的掉块现象有明显改善。这是因为对较长时间作用在切削齿原有几何形状上的应力区分布进行了优化。

这种改进型切削齿保持尖锐度的时间要长于普通切削齿。通过从一开始就防止细微热裂纹的发生，切削齿的耐磨性有了显著提高。在以切削齿受损为主要失效形式的钻井应用中，切削齿耐磨性的提高理所当然地导致了进尺的增加及机械钻速的提高。这使得镶装ｈｏｔ切削齿的钻头能钻出比以往深得多的地层。这一产品已在美国、加拿大、拉丁美洲、远东等多个市场得到成功使用。

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