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一枚钻头切削齿，既要破碎岩石，也要感知受力和温度。围绕这一研发目标，西南石油大学“金刚智探”团队与成都迪普金刚石钻头有限责任公司合作，完成两批次、4支整钻样机中试，让齿内感知方案从实验室样件走向整钻加工装配与破岩验证。
团队成员在实验室查看设备控制界面(项目团队供图)
这项探索源于钻井现场的实际需求。页岩气长水平段钻进过程中，切削齿持续承受载荷、温升和冲击，异常磨损可能影响钻进效率，增加换钻和起下钻作业带来的消耗。更早掌握钻头状态，为钻压、转速等参数调整提供依据，成为团队确定研究方向的出发点。
2024年11月，团队负责人成员开始围绕钻头使用问题开展调研。在3个月的集中调研中，成员走访15家行业单位，到钻井现场了解作业工况，查看回收钻头的失效部位，到研究机构和企业学习失效分析方法、观察制造与测试流程，形成100余页调研访谈资料。现场问题逐步转化为明确的研发课题：把感知位置向破岩界面前移。
成员先后比较钻头本体、齿座与切削齿内部等感知位置，最终把研究重点放到切削齿内部。2025年5月，初代样件完成，新的问题也随之显现：为安装传感器而开出的空腔，会影响切削齿原有承载结构。团队需要在感知功能与结构可靠性之间找到平衡。
在项目指导教师蔡灿等的指导下，成员重新研读受力与失效分析资料，向工程人员请教，并通过仿真与加载试验反复比较方案。据团队研发记录，项目已形成6版方案，开展12轮试验，对300余组数据进行比较，让微腔结构与感知单元的集成方式在测试反馈中持续改进。
学校的科研条件与企业的制造能力，在这一过程中相互衔接。团队依托西南石油大学的钻头研究积累开展设计和试验，成都迪普则提供整钻制造及中试条件。双方围绕方案和工艺开展评审，把加工装配要求纳入研发过程，使学生能够在整钻样机上检验感知结构与制造工艺的适配情况。
从图纸走向实物，方案还要接受破岩试验的检验。中试包含感知齿集成、整钻加工装配和岩样破岩验证，测试结果随后用于问题复盘和方案调整。团队同步研发监测反馈平台，将齿端力温信息与钻井参数结合分析，研究异常状态识别和参数反馈，让采集到的信息服务于操作判断。
团队成员在岩样试验装置旁观察并记录(项目团队供图)
按照项目计划，团队将继续与产业伙伴推进产品定型和多井次应用验证，重点考察不同工况下的稳定性、可靠性与使用效果，完善制造、检测及井场服务流程。从一枚切削齿的感知探索出发，这支学生团队正将校内科研与企业需求相衔接，继续寻找减少钻头损耗、服务页岩气钻井提效的路径。（西南石油大学金刚智探项目团队）