PDC鉆頭在石油鉆井中具有舉足輕重的作用，因此有“鉆頭不到，石油不冒”的諺語。鉆頭是破碎巖石的主要工具，鉆頭質(zhì)量的優(yōu)劣，它與巖性及其鉆井工藝前提是否適應(yīng)，將直接影響鉆井速度、鉆井的質(zhì)量和鉆井本錢。跟著鉆井工藝的要求及鉆井工藝的發(fā)展，鉆頭的設(shè)計(jì)、制造和使用有了很大的發(fā)展，而且仍在發(fā)展之中。這種發(fā)展體現(xiàn)在新技術(shù)在鉆頭上的充分的、及時(shí)的應(yīng)用，鉆頭的品種和使用范圍不斷擴(kuò)大，鉆頭的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷進(jìn)步等。
一、金剛石材料鉆頭的結(jié)構(gòu)
1、總體結(jié)構(gòu)
　　金剛石材料鉆頭屬一體式鉆頭，整個(gè)鉆頭無流動(dòng)部件，主要有鉆頭體，冠部，水力結(jié)構(gòu)（包括水眼或噴嘴、水槽亦稱流道，排屑槽），保徑、切削刃（齒）五部門頭的冠部是鉆頭切削巖石的工作部門，其表面（工作面）鑲裝有金剛石材料切削齒，并布置有水力結(jié)構(gòu)，其側(cè)面為保徑部門（鑲裝保徑齒）它和鉆頭體相連，由碳化鎢胎體或鋼質(zhì)材料制成。
　　鉆頭體是鋼質(zhì)材料體，上部是絲扣和鉆柱相連接，其下部與冠部胎體連結(jié)在一起（鋼質(zhì)的冠部則與鉆頭體成為一個(gè)整體）。
　　金剛石材料鉆頭的水力結(jié)構(gòu)分為兩類。一類用于自然金剛石鉆頭和TSP鉆頭，這類鉆頭的鉆井液從中央水孔流出，經(jīng)鉆頭表面水槽分散到鉆頭工作面各處冷卻、清洗、潤滑切削齒，{zh1}攜帶巖屑從側(cè)面水槽及排屑槽流入環(huán)形空間。另一類用于PDC鉆頭，這類鉆頭的鉆井液從水眼中流出，經(jīng)由各種分流元件分散到鉆頭工作面各處冷卻、清洗、潤滑切削齒。PDC鉆頭的水眼位置和數(shù)目根據(jù)鉆頭結(jié)構(gòu)而定。
　　金剛石材料的保徑部門在鉆進(jìn)時(shí)起到扶正鉆頭、保證井徑不致縮小的作用，采用在鉆頭側(cè)面鑲裝金剛石的方法達(dá)到保徑目的。
2、金剛石材料鉆頭的切削齒材料
　　金剛石鉆頭切削齒材料分為自然金剛石和人造金剛石兩大類。金剛石為碳的結(jié)晶體，晶體結(jié)構(gòu)為正四面體，碳原子之間以共價(jià)鍵相連，結(jié)構(gòu)非常不亂，典型的品形有立方體、八面體和十二面體等。
金剛石是人類目前所知材料中最硬、抗壓強(qiáng)度最強(qiáng)、抗磨損能力{zg}的材料，因此它是作為鉆頭切削刃最理想的材料。
但是，金剛石作為鉆頭切削刃材料也存在較大的弱點(diǎn)。{dy}，它的脆性較大，碰到?jīng)_擊載荷會(huì)引起破裂。第二，它的熱不亂性較差，在高溫下金剛石燃燒變?yōu)槎趸己鸵谎趸迹ㄌ蓟诳諝庵屑s在455～860℃之間，金剛石就要泛起石墨化燃燒；在惰性或還原性氣體中不會(huì)氧化，但在約1430℃時(shí)，金剛石晶體會(huì)溘然爆裂而變成石墨。因此金剛石鉆頭的設(shè)計(jì)、制造和使用中須避免金剛石材料經(jīng)受高的沖擊載荷并保證金剛石切削齒的及時(shí)冷卻。
（二）PDC鉆頭的結(jié)構(gòu)
 　　按鉆頭體材料及切削齒的結(jié)構(gòu)劃分，PDC分為胎體及鋼體兩大類,目前鋼體鉆頭以其本錢低結(jié)構(gòu)簡易而廣泛使用，各廠家都在研制出產(chǎn)鋼體鉆頭如新疆DBS、江鉆、成都百施特等。
   PDC鉆頭主要有鉆頭體（胎體）、切削齒（金剛石復(fù)合片）、噴嘴（水眼）、保徑材料和接頭組成。如圖六。
（四）PDC金剛石復(fù)合片的結(jié)構(gòu)及特性
　　因?yàn)樽匀唤饎偸瘉碓从邢耷覂r(jià)格昂貴，海內(nèi)外逐步用人造金剛石取代自然金剛石。鉆頭用人造金剛石的{dy}步是用石墨片在某些金屬媒的作用下，在5至10MPa及1000℃～2000℃高溫前提下制成單晶金剛石,然后再將人造單晶金剛石再次合成為大塊的聚晶金剛石。
 　　聚晶金剛石的結(jié)構(gòu)如圖七，它是以金剛石粉為原料加入粘結(jié)劑在高溫高壓下燒結(jié)而成。復(fù)合片為圓片狀,金剛石厚度一般小于1mm，切削巖石時(shí)作為工作層，碳化鎢基本對(duì)聚晶薄層起支撐作用。兩者之間的有機(jī)結(jié)合使PDC即具有金剛石的硬度、耐磨性，又具有碳化鎢的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗沖擊力。PDC因?yàn)槎喾N材料的存在，熱不亂性較差，同時(shí)脆性較強(qiáng)，不能經(jīng)受沖擊載荷，常用的PDC直徑為13.4mm、19mm和8mm。目前PDC正朝著大直徑方向發(fā)展，{zd0}直徑可達(dá)50.8mm,而且金剛石層也有加厚的趨勢，已有厚度達(dá)3mm的PDC齒。