（五）PDC鉆頭的工作原理
　　PDC鉆頭工作原理和刮刀鉆頭基本相同。
　　（1）在塑性地層（或巖石在應(yīng)力作用下呈塑性的地層），金剛石吃入地層并在鉆頭扭矩的作用下使前方的巖石內(nèi)部發(fā)生破碎或塑性活動(dòng)，脫離巖石基體，形成巖屑，這一切削過程相稱于“犁地”過程，稱作犁削。巖屑的體積大體即是金剛石吃入巖石的位移體積。
　　（2）在脆性較大的巖石中，在鉆壓和扭矩作用下所產(chǎn)生的應(yīng)力使巖石表現(xiàn)為脆性破碎，即屬于以剪力和張力破壞巖石。在這種情況下，金剛石鉆頭的破巖速度較高，巖石破碎的體積大于金剛石吃入后位移的體積。
　?。?）在堅(jiān)硬巖石（如燧石、硅質(zhì)白云巖、硅質(zhì)石灰?guī)r等）中，因?yàn)榻饎偸旧韽?qiáng)度的限制，較大粒度金剛石上的鉆壓不足以使巖石內(nèi)部產(chǎn)生塑性變形。所以一般均采用細(xì)顆粒的金剛石制成孕鑲式金剛石鉆頭來鉆進(jìn)，其特點(diǎn)是要靠金剛石的棱角實(shí)現(xiàn)微切削、刻劃等方式來破碎巖石。這時(shí)分離出來的巖屑基本上是粒度很細(xì)的粉末，鉆頭的工作效率和壽命均很低。
（六）PDC鉆頭的出產(chǎn)工藝過程
　　1.PDC鉆頭的設(shè)計(jì)主要考慮
　　A、 鉆頭種類:胎體鉆頭、鋼體鉆頭。胎體鉆頭的鉆頭體用鍛造碳化鎢粉燒結(jié)而成，燒結(jié)時(shí)在鉆頭工作面上留下窩槽，再將復(fù)合片直接焊接在窩槽上。鋼體鉆頭的鉆頭體用整塊合金鋼通過機(jī)械加工而成，這種鉆頭將復(fù)合片焊接在碳化鎢材料齒柱上制成切削齒，再將切削齒鑲嵌在鉆頭體上，保徑部位也是將金剛石塊或其他耐磨材料鑲嵌在鉆頭體上，為防止沖蝕，可在鉆頭工作面上噴涂一層耐磨材料。
　　B、 鉆頭冠部（工作面）的幾何外形。PDC鉆頭冠部的幾何外形影響鉆頭的不亂
性、井底清洗、鉆頭各部位載荷分布如圖八。鉆頭工作面外形一般包括內(nèi)錐、頂部、側(cè)面、肩部及保徑五個(gè)基本要素。
　　a．內(nèi)錐：內(nèi)錐對(duì)鉆頭起導(dǎo)向和不亂作用，假如需要較高鉆速、較好的鉆井液活動(dòng)控制能力，則內(nèi)錐應(yīng)為淺內(nèi)錐，錐角較大（110度～160度）；假如要求凸起鉆頭不亂性、進(jìn)步井斜控制能力，則應(yīng)為淺內(nèi)錐，錐角較?。?0度～100度）。             
　　b、鉆頭頂部是鉆頭的{zd1}點(diǎn)，鉆進(jìn)中{zx0}吃入地層，因?yàn)榈貙幼兓馔馐軗p的可能性{zd0}。假如地層較硬或存在硬夾層，則應(yīng)選較大半徑，較寬的頂部結(jié)構(gòu)；為了進(jìn)步鉆頭吃入地層的能力，應(yīng)選擇較小半徑的頂部結(jié)構(gòu)。
　　c.側(cè)面：側(cè)面部門的剖面線有直線和弧線兩種，采用直線方式時(shí)頂部和側(cè)部較尖，吃入性好，切削效率較高；弧線方式常用在高轉(zhuǎn)速或高耐磨性情況下。
　　 d.保徑：保徑部位除保證鉆頭直徑外還對(duì)鉆頭的不亂性起很大作用，可以增長(zhǎng)保徑來控制鉆頭的井斜控制能力；反之，對(duì)于造斜用鉆頭則應(yīng)縮短保徑長(zhǎng)度。
 　　C．水利結(jié)構(gòu)、切削齒的分布
　　PDC鉆頭采用水眼或噴嘴供應(yīng)鉆井液，通過切削齒的排列分配鉆井液的方式保證切削齒的清洗、冷卻和潤(rùn)滑。PDC鉆頭有刮刀式、單齒式及組合式三種排列及分布方式。
　　刮刀式布齒的PDC鉆頭，具有整體強(qiáng)度高、抗沖擊力強(qiáng)、易于清洗和冷卻、排屑好、抗泥包能力強(qiáng)的特點(diǎn)。在粘性或軟地層中應(yīng)用這種布齒方式的鉆頭。
　　單齒式布齒方式布齒區(qū)域大，布齒密度高，可以進(jìn)步鉆頭的使用壽命。但水力控制能力低，輕易在粘性地層泥包。
　　組合式切削齒的布齒采用直線刮刀式和單齒式相結(jié)合的方式在適當(dāng)?shù)牡胤讲贾盟刍驀娮?，這種布齒方式是具有較好的清洗、冷卻和排屑能力，布齒密度較高。這種布齒方式的鉆頭多用于中、硬度地層。
　　鉆頭布齒密度應(yīng)視所鉆地層和鉆井前提而定。目前良多廠家針對(duì)特殊地層已研制出了雙排齒鉆頭。布齒數(shù)目越多，各個(gè)齒承擔(dān)的切削載荷越低，鉆頭壽命越長(zhǎng)。但機(jī)械鉆速也相應(yīng)降低。對(duì)于深井、海洋鉆井、研磨性較強(qiáng)的地層用的PDC鉆頭，布齒密度應(yīng)高一些，對(duì)于軟地層、中深井等，布齒密度應(yīng)低一些。
　　d.切削齒工作角
　　復(fù)合片在鉆頭上安裝時(shí)，具有后傾角α和側(cè)傾角β如圖十。后傾角可以減少齒在工作時(shí)的震驚，延長(zhǎng)使用壽命。后傾角一般在10°～30°范圍內(nèi)。側(cè)傾角的作用是使切削齒在切削地層時(shí)對(duì)齒前切削產(chǎn)生側(cè)向推力，使巖屑向鉆頭外緣移動(dòng)以利排除巖屑。