针对煤层底板灰岩层定向水平注浆井钻进工艺特点及灰岩层地层特性，通过分析现场地质特征及构造、钻孔设计以及井身结构等特点，对拟钻地层特性、钻进工艺以及常规钻头磨损情况进行研究，对钻头剖面形状、切削齿排布、切削齿安装角度以及金刚石复合片优选进行优化设计。新设计钻头采用抛物线剖面，极限密度布齿并针对关键部位增加后备齿加强的方案，降低钻头关键部位磨损，提高钻头攻击性，以通过数值模拟分析异形切削齿破岩效率，以强化鼻部切削齿，提高钻头抗冲击韧性，防止钻头冲击破坏。采用优化设计的钻头进行现场试验，使用寿命较常规PDC钻头提高58.18%;复合钻进平均速度较常规PDC钻头提高50%;定向钻进平均速度较常规PDC钻头提高56.52%,实现了灰岩层底板注浆施工优快钻井需求，为硬岩裂隙地层定向井钻进施工提供了钻头设计方案，为同类地层注浆井的施工提供了技术支撑。

陕西省重点研发计划（2022GY-146）；中煤科工集团西安研究院有限公司技术创新基金资助项目（2020XAYJS08）；

1 工程概况
1.1 地质特征及构造
1.2 钻孔设计
2 井身结构及现有钻头使用情况
2.1 井身结构
2.2 钻具组合
2.3 现有钻头使用情况
3 PDC钻头个性化设计
3.1 拟钻地层分析与钻头设计思路
3.2 钻头剖面优化设计
3.3 钻头布齿
3.4 切削齿安装角度
3.5 金刚石复合片优选
3.5.1 数值模型建立
3.5.2 边界条件
3.5.3 模拟结果分析
4 现场试验
5 结 论

高晓亮,杨哲,居培.煤层底板灰岩层注浆定向水平井用PDC钻头个性化设计[J].煤炭工程,2022,54(06):183-187.