石油学报

作者：刘清友, 杨迎新, 叶道辉, 官杨

单位：1. 成都理工大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室 四川成都 610059;2. 西南石油大学机电工程学院 四川成都 610500;3. 中石化江钻石油机械有限公司 湖北武汉 430223

关键词：油气钻头,技术演进,钻头设计,分析评价,材料与工艺,发展趋势

基金：刘清友,男,1965年10月生,1997年获西南石油学院博士学位,现为成都理工大学教授、博士生导师,主要从事石油钻头及装备理论、实验、产品与应用等方面的研究工作。Email:liuqy66@aliyun.com

摘要： 钻头作为油气钻井的核心装备,其技术性能直接影响钻井效率和成本。通过系统梳理国内外油气钻头技术发展历程,厘清从刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头、复合钻头到智能钻头的技术演进路径,为钻头设计研发提供基础理论和方向指引。分析表明,钻头技术创新是钻井技术不断进步的根本保障,同时,钻头技术变革又来源于日益复杂的钻井需求。钻头技术进步主要体现在:设计方法从静态到动态,从单因素到多因素,从经验向数字化发展;钻头品种由以牙轮钻头为主到以PDC钻头为主,钻头产品研发也从牙轮钻头的批量化到PDC钻头的个性化设计制造转型;牙齿材料从普通碳钢升级为高性能硬质合金、金刚石超硬复合材料;齿形由平面齿向新型异形齿突破;水力结构技术从物理实验发展到计算流体动力学精细化模拟;实验评价技术从基础台架实验发展至钻头与配套工具的协同实验乃至模拟原位条件的破岩实验;制造工艺从传统机械制造到自动化、智能化等现代制造技术转变等。针对深层/超深层等复杂油气钻井需求,未来钻头研究将聚焦新方法、新结构、新材料、精准个性化设计、一体化科学使用与智能化技术创新,研制出适应各种钻井条件的高性能钻头,支撑复杂油气钻井提速增效的重大需求。

来源：2025年第12期

《石油学报》期刊编辑部

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