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貝克休斯的混合鉆井技術提供了牙輪鉆頭與PDC鉆頭的合并式鉆頭，由于融合了PDC鉆頭優越的切削特性、連續的刮擦優勢，以及牙輪鉆頭的高強度壓碎特性，降低了鉆井成本，因此該鉆頭提供了一個更低、更加一致的鉆井扭矩、良好的力度變化和方向控制，提高了鉆頭的耐用性和穩定性，以及更低的扭力擺動，如圖1。

混合鉆頭技術將牙輪鉆頭和PDC固定切削刃鉆頭合并為單只鉆頭，獲得了在最復雜應用領域縮短鉆井周期的設計專利，由于牙輪鉆頭高強度的巖石壓碎性和穩定性，以及金剛石鉆頭卓越的切削性和持續的切割功能，使得這種鉆頭技術對于帶有夾層的地層具有很長的使用壽命，表現出良好的連貫性和極好的刀刃面抗磨性。

在美國，12 1/4"混合鉆頭技術在現場的實驗基地得到應用，作業公司提高鉆井速度62%，單只鉆頭的鉆進深度增加了200%以上，縮短了標準的鉆井時間，如圖2。

該技術已在6個國家進行了100多次這種鉆頭的現場應用，打了100,000多英尺（30,480米）的進尺，在巴西，某作業公司提高了鉆井速度90%，多打了20%的補償井。

與牙輪鉆頭相比，可以提高機械鉆速，降低鉆壓，減少鉆頭跳動；與PDC鉆頭相比，顯著地提高了鉆頭鉆夾層地層的耐久性，減少了鉆頭粘滑，降低和保持一致的鉆進扭矩，提高了鉆頭的穩定性和方向控制。

降低每英尺進尺成本達40%

在俄克拉荷馬州西部，了解到確實存在堅硬的夾層地層，美國石油公司要求幫助縮短鉆井周期，這些井的平均總深度為22000英尺（6706米），完井周期為180天～200天。

該地區夾層層段高達10,800英尺（3,292米）～16,500英尺（5029米），通常情況下需要82天才能打完這部分深度，打這些層段需要平均8～10只牙輪鉆頭，每只牙輪鉆頭大約以10英尺／每小時（3米／每小時）很低的機械鉆速才能僅僅打600英尺（183米）～800英尺（244米）的深度；使用PDC鉆頭，盡管總體采用了很高的扭矩和扭矩變化，每只鉆頭甚至平均僅獲得了150英尺（46米）～200英尺（61米）較低的進尺，由于粘滑，同時增加了鉆頭也存在過早損壞的可能。

石油公司選用了混合鉆頭，相比之前使用的牙輪鉆頭，機械鉆速大幅提高，并且大大超越了PDC鉆頭的切削效率。

在這種高夾層區塊，混合鉆頭的性能表現超出預期，由于在一個更為有效的鉆井環境下取得了更加平穩的切削效果，機械鉆速和鉆井進尺得到了提高，石油公司平均節約鉆井周期25天，每英尺進尺成本節約了40% ，由于節約了可觀的資金和鉆井周期，石油公司可以每年在這個區塊增加打井的數量。

混合鉆頭技術找到了新土壤

歷經100多年，許多技術已對鉆井業產生了重大影響，旋轉鉆機、滾動鉆頭、頂驅鉆井和PDC鉆頭都是一些革命性技術，它們已經改變了石油公司的鉆井方式，貝克休斯公司的混合鉆頭代表了一個技術創新的產物。

由于石油公司對油藏的探索更加困難，也費精力，鉆至這些油藏甚至變得更具有挑戰，例如：對于復雜井的剖面構造，硬的和帶夾層的地層、鉆機和設備的局限增大了縮短鉆進作業的可能性，致使昂貴的鉆井工具過早損壞，最終減少了石油公司的盈利，而PDC鉆頭的表現已獲得了大大改善，但它仍受限于動力無效的困擾，包括更高的扭矩波動和所產生的綜合扭矩強度；同樣，牙輪鉆頭技術的提高能使機械鉆速和總體進尺得到改善，但由于牙輪鉆頭本身技術的限制，會造成鉆頭的連續重壓。

新鉆頭的最佳設計

搭建了兩種鉆頭缺陷的橋梁，由于融合了PDC鉆頭優越的切削特性和連續的刮擦特性，以及牙輪鉆頭高強度的巖石壓碎特性，這種可修理的鉆頭已被證明在夾層地層有著很強的生命力，平穩的鉆進操作和良好的工具面控制，實驗室試驗和現場表現證明，這種技術的結合取得了成效，與PDC鉆頭相比較，使用混合鉆頭得出以下結論：

更低和更加一致的鉆進扭矩；更好的動力性能和方向控制；提高鉆頭在鉆夾層地層的耐用性和可靠性；更低的扭力擺動和粘滑；

與傳統的牙輪鉆頭相比較，得出以下結論：提高潛在的機械鉆速；降低了牙輪軸震動和牙輪跳動；更低的鉆壓要求，如圖3。

在美國12 1/4"鉆頭的現場應用得出了答案，經過客戶與貝克休斯團隊的合作努力，單只鉆頭持續打了200%以上的鉆井進尺，鉆井速度提高了62%以上，縮短了標準鉆井時間。混合鉆頭技術已在6個國家獲得了90多次的現場應用，打了100,000多英尺（30,480米）進尺。最近，在巴西的現場應用中，鉆井速度提高了90%，頂替了3只牙輪鉆頭，多打了20%的補償井，目前，12 1/4"的鉆頭很有效。

斯普林格深井應用效果良好

斯普林格（Springer）深井是美國中部成本最高的井，平均總深度達22,000英尺（6706米），平均鉆井周期需要160～180天，由于當時的經濟狀況，石油公司要求貝克休斯公司制定一個有效縮短鉆井周期、針對得梅因（Des Moines）地層剖面穿過阿托卡（Atoka）頁巖的鉆井方案，鉆井井段從10,800英尺～16,500英尺（3,292米～5,029米）。

相關數據證明，這部分具有極高夾層的地層通常需要82天才能鉆完這個總深度，在此期間，平均需要消耗8～10只牙輪鉆頭，每只鉆頭平均機械鉆速9～11英尺/每小時（2.7～3.4米/每小時），每只鉆頭鉆進大約600～800英尺（183～244米）深。同樣，當使用PDC鉆頭時，地層的夾層（夾層的機械強度為5～20ksi（1KSI=1千磅/平方英寸））產生了很高的扭矩強度和扭矩波動，進而產生了平均150～200英尺（46～61米）更低的進尺效率，由于粘滑，增加了鉆頭過早損壞的可能，如圖4。

由于這些原因，作為一項專門針對這類復雜地層的技術應用，引進了混合鉆頭，在此情況下，期望混合鉆頭能提供比牙輪鉆頭更高的機械鉆速，更平穩的鉆進，以及比傳統的PDC鉆頭更高的切削效能。

對于這部分夾層層段，混合鉆頭獲得了比牙輪鉆頭和PDC鉆頭兩者更高的機械鉆速和鉆井進尺，混合鉆頭技術創造了一項更為有效的鉆井環境，使得鉆頭的切削性能更為穩定，最終獲得了可觀的成本節約，平均節約鉆井周期25天，每英尺進尺成本節約了40%。