保徑鑽頭

保徑鑽頭是鑽井工程中通過特殊結構設計保持鑽孔直徑穩定的專用工具，主要套用於研磨性地層和軟硬交錯地層。其核心技術包括外排鑲齒強化、硬質合金敷焊等保徑結構，可有效減少鑽頭直徑磨損對後續鑽井作業的影響。根據《石油名詞》第一版定義，該鑽頭在牙輪鑽頭和PDC鑽頭中均有套用，典型產品包括鑲齒保徑鑽頭和密封保徑鑽頭。截至2023年，保徑性能已成為鑽頭選型的重要依據，直接影響鑽井成本與效率。

基本介紹

• 外文名：gage protecting bit 
• 套用領域：石油鑽井工程
• 核心技術：硬質合金保徑結構
• 結構類型：鑲齒型/密封型 
• 主要功能：維持鑽孔直徑穩定性
• 提出時間：1994年（《石油名詞》第一版）

技術原理

保徑鑽頭通過在鑽頭關鍵部位設定強化結構來抵禦地層磨損。鑲齒牙輪鑽頭在背錐部位敷焊硬質合金層，形成抗磨保護帶。PDC鑽頭則將切削齒布置在保徑部位的刮刀上，利用金剛石複合片的耐磨特性延長直徑保持時間。部分型號採用外排齒強化設計，通過加密或加大外排鑲齒的尺寸來提高邊緣抗磨損能力。

套用場景

該鑽頭主要用於兩類地層作業：研磨性強的石英砂岩地層易造成普通鑽頭直徑磨損超過允許值；軟硬交錯地層中鑽頭承受不均勻載荷導致偏磨，需要保徑結構維持井眼質量。2020年鑽井工程實踐表明，在四川盆地龍馬溪組頁岩地層中使用鑲齒保徑鑽頭，可將井徑擴大率控制在8%以內。

結構分類

根據《石油名詞》技術標準，主要分為兩種類型：

• 鑲齒保徑鑽頭：採用碳化鎢基硬質合金齒，外排齒間距較內排減少30%-50%
• 密封保徑鑽頭：在軸承部位增設金屬密封環，同時強化保徑結構的抗衝擊性能

性能評價

鑽頭保徑能力主要通過兩項指標衡量：

• 直徑磨損率：8.5英寸鑽頭在研磨性地層中連續工作120小時後，允許最大磨損量為0.25英寸
• 單位進尺成本：計入保徑結構帶來的鑽頭採購成本增加與減少的起下鑽次數效益

發展歷程

1994年《石油名詞》第一版正式確立保徑鑽頭的術語標準，2008年國產密封保徑鑽頭在塔里木油田超深井套用取得突破，2022年中國石油大學教材將保徑性能列為鑽頭選型的核心參數。截至2022年，新型納米晶硬質合金保徑結構已進入現場試驗階段。