祝效华，李 聪，刘伟吉，谭 宾，徐 文

（1.西南石油大学机电工程学院，四川 成都 610500；2.中国石油天然气集团有限公司川庆钻探工程有限公司，四川 广汉 618399）

PDC（polycrystalline diamond compact，聚晶金刚石复合片）钻头自20世纪70年代问世以来，就开启了油气钻采的新时代。目前，PDC钻头的市场占有率达到75%～80%，进尺深度已达到世界总进尺量的90%［1-2］。但是在实际应用中，由于钻齿与岩石之间高强度地挤压摩擦，使得钻齿温度升高，在温升和岩石研磨性因素的共同作用下，PDC钻头发生磨损，且磨损程度在钻进过程中逐步加剧，最终导致钻头失效。特别是在强研磨性地层钻井段，地层内含有大量硅质胶结的石英砂岩，岩石研磨性极强，导致钻头寿命缩短、消耗量增大（约占全井的73.3%），该地层井段虽不到完钻井段的40%，但其钻井周期却占全井钻井周期的80%，极大地增加了钻井成本［3］。

在钻井过程中，PDC钻头是利用一系列PDC来剪切破碎岩石的，而金刚石是极不耐高温的材料。当PDC的温度超过350℃后，其硬度降低，导致钻齿的磨损明显加剧；当温度超过700℃后，其会出现石墨化现象，伴随着剧烈磨损的发生，钻齿迅速失效［4］。钻齿的温升大小受到钻井段岩石类型、切削深度及切削速度等多种因素的影响［5-7］，降低温升效应是减缓PDC钻头磨损失效的重要手段。通过井底钻井液的循环流动可及时带走钻齿上的热量，冷却PDC钻头。李晓红等［8］在硬质合金钻头切割岩石试验中发现，射流作用对硬质合金刀片的降温效果与泵压和水射流速度呈正相关，这对PDC钻头水力结构的设计有一定启发作用。……