吉林油田前期针对钻井提速在钻头选型、井身结构、 钻井液性能、钻进参数、钻头切削齿布齿方式和强度等方面开展了大量研究。 在钻头方面通过钻头材料、设计和制造等技术的不断创新，研发高效破岩及长寿命钻头，提高了机械钻速和进尺，减少了起下钻次数，缩短钻井周期，大幅提高作业效率，降低作业成本。
 
但随着机械钻速的提高，常规钻头提速技术陷入瓶颈，亟需一种新型的钻头进一步提高机械钻速，大量研究结果表明排量、钻压、转速对钻井速度有较大的影响。通过与钻头制造厂商沟通与合作，设计制造了一种新型超大水眼钻头，直径达 60mm，当量水眼面积达 2,826mm 2 ，通过在乾安地区某井试验表明，该钻头在大排量、大钻压、高转速的钻进参数下提速效果明显。
 
超大水眼钻头特点
 
超大水眼钻头的设计理念颠覆了传统钻头喷嘴，它采用放射性中心孔代替钻头喷嘴。喷嘴式钻头井底流场以射流为主，在钻头表面容易形成旋涡区和回流区，而放射性中心孔井底流场以漫流为主，减少了旋涡区和回流区，减少了在紊动过程中浪费的能量，使岩屑顺利的定向运动，避免重复切削，提高了井底清洗效果和携岩效果，并防止产生钻头泥包。钻头结构特点为浅锥冠型 5 刀翼，攻击性强；强化保径， 倒 划 眼 设 计；φ16mm 切 削齿，低等密度布齿；攻击性角度设计；放射性中心孔式流道，底孔直径 60mm，顶部孔直径 80mm，水眼总面积 2,826mm 2 。钻 头 流 道 区 域 最 大 流 速 约 为9m/s，存在较大范围低速区，与普通结构钻头最大流速 50m/s 相比流速偏低。井底流场无明显漩涡区及回流区，可以避免重复切削。
 
超大水眼钻头应用试验
 
依据大排量、大钻压、高转速提速思路设计制造的超大水眼 PDC钻头计划在乾安某水平井进行现场试验。现场试验以验证大排量、大钻压、高转速提速思路为目的。通过逐步提高排量、钻压、钻速，精确记录每米钻时，对同一地层下不同钻进参数的机械钻速的对比，验证大排量、大钻压、高转速提速的科学性和可行性。
 
第 一 次 变 钻 进 参 数。 在 井 段354~559m，地层为明水组，岩性为灰色泥岩。井深 354m，开始钻进，施工参数：钻压 2t，排量 35L/s， 转 速 60rpm， 泵 压 8MPa。 井深 444m， 改 变 钻 进 参 数： 排 量35 L/s 变 为 36L/s， 转 速 60rpm变 为 65rpm， 泵 压 由 8MPa 升 为9MPa，钻压 2t 不变。改变钻进参数前钻进井段 354~443m，平均每米钻时为 1.96min/m，平均机械钻速为 30.61m/h；改变钻进参数后钻进井段 444~559m，平均每米钻时 为 1.59min/m， 平 均 机 械 钻 速为 37.74m/h，平均机械钻速提速23.29%。第 二 次 改 变 钻 进 参 数。
 
在 井段 560~689m， 地 层 为 四 方 台 子组，岩性为棕色泥岩、灰色泥岩。井 深 579m， 改 变 钻 进 参 数： 排量 36L/s 变为 38L/s，其他参数不变， 转 速 65 rpm， 泵 压 9MPa，钻 压 3t~4t。 改 变 钻 进 参 数 前 钻进 井 段 560~579m， 平 均 每 米 钻时 为 1.99min/m， 平 均 机 械 钻 速为 30.15m/h；改变钻进参数后钻进 井 段 580~689m， 平 均 每 米 钻时 为 1.67min/m， 平 均 机 械 钻 速为 35.93m/h，平均机械钻速提速19.17%。
 
第 三 次 改 变 钻 进 参 数。 在 井段 830~1,130m，地层为嫩四段，岩 性 为 灰 色 粉 砂 质 泥 岩、 灰 色 泥质粉砂岩。井深 873m，改变钻进参 数： 排 量 38L/s 变 为 40L/s，转 速 65 rpm 变 为 70 rpm， 钻 压由 4t 变 为 7~8t， 泵 压 由 11MPa升为 14MPa。改变钻进参数前钻进 井 段 830~873m， 平 均 每 米 钻时 为 2.46min/m， 平 均 机 械 钻 速为 24.39m/h；改变钻进参数后钻进 井 段 874~912m，平 均 每 米 钻时 为 1.46min/m，平 均 机 械 钻 速为 41.10m/h，平均机械钻速提速68.51%。井深 912m，改变钻进参数：排量 40L/s 降为 38L/s，其他参数不变，转速 70 rpm，钻压 7~8t，泵压 14 MPa。
 
改变钻进参数后钻进井段 913~941.5m，平均每米钻时为 1.58min/m，平均机械钻速为37.97m/h，降排量后平均机械钻速降 速 7.62%。 井 深 941.5m， 改 变钻 进 参 数： 排 量 38L/s 降 为 36L/s，其他参数不变，转速 70 rpm，钻 压 7~8t， 泵 压 由 14 MPa 降 为12MPa。 改 变 钻 进 参 数 后 钻 进 井段 941.5~960m， 平 均 每 米 钻 时为 3.34min/m， 平 均 机 械 钻 速 为17.96m/h，降排量后平均机械钻速降 速 52.70%。 井 深 960m， 改 变图 2 超大水眼钻头入井图钻 进 参 数： 排 量 36L/s 升 为 37L/s，其他参数不变，转速 70 rpm，钻 压 7~8t， 泵 压 由 12 MPa 升为 13MPa。改变钻进参数后钻进井 段 960~1,130m， 平 均 每 米 钻时 为 2.47min/m， 平 均 机 械 钻 速为 24.29m/h，平均机械钻速提速35.24%。
 
可见，超大水眼 PDC 钻头在排量、钻压、转速提升后，提速效果较为明显，证实了大排量、大钻压、高转速提速的科学性和可行性。试验表明， 该钻头在随着井深的增加、地层岩性的变化、地层逐步变硬，需要逐步增加排量、钻压、转速才能体现其在机械钻速上的优势。在嫩四段的试验结果表明该钻头在一定排量（≥ 37 L/s）、钻压≥ 7t，提速效果更为明显。由于受螺杆最大排量（40L/s）和自身材料、结构限制，大于 40 L/s 排量和大于 8t下的提速效果尚不清楚。