钻石是钻头最好的朋友：PDC 钻头如何帮助地热闪耀

桑迪亚国家实验室的杰出技术人员 Jiann Su 正在使用聚晶金刚石紧凑型钻头。

桑迪亚国家实验室

自 4 世纪首次在印度发现钻石以来，钻石一直让世界惊叹不已。但是，您知道吗，几十年来，他们也一直处于钻孔进步的最前沿？美国能源部 （DOE） 一直在支持金刚石盖钻头的研发，这些计划和项目继续推动更快的钻进速度和更低的总成本。

桑迪亚国家实验室 （Sandia） 发布了一份分析报告，使用了美国能源部资助的地热能研究前沿天文台 （FORGE）在犹他州。这些分析建立在美国能源部资助的桑迪亚多晶金刚石复合片 （PDC） 钻头研究的基础上，该研究始于四十多年前。 在 1980 年代，美国能源部与 Sandia 合作，认识到 PDC 钻头在地热应用中的潜力。但令人惊讶的是，地热并不是第一个从这些研发项目中受益的地区：PDC 钻头迅速在一系列地下部门（尤其是石油和天然气）中流行起来，并刺激了私营部门的大量采用和创新，从而取得了整体市场的成功。

PDC 钻头是钻穿各种岩层时使用的专用工具。这些钻头的早期使用倾向于较软的岩层，但随着时间的推移，通过设计和制造方法的进步，这些钻头能够钻探地热环境中常见的硬岩层。该钻头的刀具由实验室培育金刚石制成，这是已知的最坚硬的材料之一，使其成为一种耐用的工具，在钻孔时更耐磨损。虽然地热行业过去偶尔使用这些钻头，但直到最近在 FORGE 使用 PDC 钻头时，才有大量数据来评估 PDC 钻头在地热钻探中的功效。

使用聚晶金刚石紧凑型钻头进行测试。

桑迪亚国家实验室

PDC 钻头的设计特性差异很大;该设计根据总体钻井目标和现场地下地层等因素适应每口井。设计合理的 PDC 钻头可以提高钻孔性能，从而提高生产率并降低成本。Sandia 对 FORGE 数据的研究和分析旨在通过根据现场位置和钻孔深度提供最佳钻头设计建议来降低钻孔成本。该团队分析了 FORGE 的日常钻井数据，包括钻头重量、每分钟转数和钻头扭矩等变量，以模拟钻头设计和地质构造之间的未来相互作用。

虽然钻孔速度和效率是他们研究性能的关键，但该团队还关注提高钻孔成本效益的其他方式：这不仅仅是快速前进，而是要长时间保持速度，同时还要关注钻头的使用寿命。延长钻头的使用寿命减少了在相当深处更换钻头所需的时间，并节省了成本。

PDC 钻头的使用以及基于物理的限制器重新设计工作流程提高了 FORGE 所有四口增强型地热系统井的钻井效率。