PDC钻头在泥页岩地层钻进时极易发生钻头泥包,对钻井带来不利影响。研究泥页岩地层的泥包机理,提出防治PDC钻头泥包的方法,对于提高钻井质量与效益具有极其重要的意义。本文研究了泥质岩屑的特征以及泥质岩屑在PDC钻头表面的粘附特性,认为泥包的本质就是泥质岩屑在钻头表面的粘附,是机械镶嵌与化学吸附共同作用的结果。为研究各因素对泥质岩屑粘附性能的影响规律,使用粘附系数作为粘附性能评价指标,进行了直剪切试验。结果表明,粘附系数随泥质岩屑含水量的变化呈抛物线规律变化,最大值出现在塑限与液限之间;泥质岩屑在堆焊硬化的合金钢表面粘附系数最大,约为普通合金钢的1.9倍,其次是铸造碳化钨,约为普通合金钢材料的1.6倍;当含水量一定时,粘附系数随颗粒尺寸的增大而减小;泥质岩屑粘附系数随粘土矿物含量的增加而增大,且以蒙脱石为主要粘土矿物的泥质岩屑的粘附系数最大,其次是伊蒙混层、伊利石,高岭石的粘附系数最小;泥质岩屑在水基钻井液中的粘附系数要远大于油基钻井液,在加入PAM、Kcl、Nacl、RH-2等添加剂以后,粘附系数均有不同程度地减小,其中减小程度最大的为添加RH-2的情况。通过对PDC钻头井底的工作环境和岩屑受力分析,建立了防止泥质岩屑粘附的临界流速模型,为PDC钻头水力参数设计提供了量化标准。提出了一套完整的预防PDC钻头泥包的方法,为现场钻井提供了理论与技术支持。