PDC钻头以其优越性在定向井中得到广泛的应用,并且配合PDC钻头的底部钻具组合设计不断发展,大大提高了定向井的钻进速度。但是,在实际的定向井钻进过程中,仍然存在井眼轨迹预测难以实现,PDC钻头方位漂移严重等问题,为保证钻井质量、必须不断进行测斜、纠斜操作。在现场施工中,指导井眼轨迹预测的理论基础薄弱,缺乏对定向井井眼轨迹影响因素的综合分析。因此,研究定向井井眼轨迹的各种影响因素,建立较合理的井眼轨迹预测方法,对于现场定向钻井施工具有一定的指导意义。为进一步综合分析定向井井眼轨迹影响因素,确定PDC钻头的钻进趋势,本文对定向井井眼轨迹预测所需要的数学模型和计算机技术进行了较深入、系统的研究。对底部钻具组合的受力和变形进行了探讨,并依据其理论模型编制了BHA受力分析计算程序;改进了钻头与地层相互作用模型,分析了其作用机理;利用有限元分析方法,对PDC钻头结构进行了数值模拟,进一步优化了PDC钻头结构特性公式;依据所改进的综合数学模型,编制了定向井PDC钻头钻进趋势计算程序,并依据该程序,对影响井眼轨迹的各个因素进行了理论分析。利用三维建模和数值模拟技术,对PDC钻头结构、底部钻具组合、地层参数、已钻井眼几何参数和钻井参数等进行了数值分析,分别研究了其对井眼轨迹的影响,并与理论模型分析相呼应,为定向井PDC钻头钻进趋势预测提供了一种研究方法。