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本文系结合胜利石油管理局1999年技术开发项目“应用综合钻井技术，提高钻井机械钻速”的研究而撰写。
本文在对国内外文献调研的基础上，分析了PDC钻头的性能特点、PDC钻头在非均质地层中的工作原理及磨损机理，结合胜利油田地层概况及钻头使用实际，提出了适用于非均质地层的复合PDC钻头的设计思想，即：在切削结构方面：采用浅锥轮廓、螺旋刀翼、限切削结构；在布齿方面：采用等破岩体积原则设计；在水力结构方面：改善了钻头的清洗和冷却。最终，设计研制出“非均质地层复合PDC钻头”，并进行了现场钻井试验。试验结果表明：与同井段使用的H517牙轮钻头相比，非均质地层复合PDC钻头机械钻速提高了30％至60％，进尺提高了一倍以上。
非均质地层复合PDC钻头的研制成功，为胜利油田非均质地层提高钻井速度、降低钻井成本提供了一种新型高效的破岩工具，具有明显的经济效益和社会效益。该项目于2001年获胜利石油管理局科技进步一等奖。