随着石油工业的发展,定向钻井技术在石油钻探工程中的应用也在迅速增加,定向井的数量也越来越多。在定向钻井中,通常采用旋转与滑动方式相结合的情况下钻取所需的井眼轨迹。由于PDC钻头自身的特点,导致其在定向井钻进中钻头定向不稳定,工具面角变化大,使定向控制变得特别困难而又耗费时间,但是由于PDC钻头寿命长,复合钻进快,这是牙轮钻头所不能比拟的,因此有必要研究一种PDC钻头以适应定向井钻井的需要。本文首先系统地对PDC钻头的设计理论与特点进行了分析研究,包括冠部轮廓研究、水力学研究和布齿研究等。对PDC钻头在定向井中的受力进行分析,针对其特点进行定向井PDC钻头的设计,包括冠部轮廓设计、切削齿布置设计和保径设计等。同时对设计的定向井PDC钻头在临盘定向井中进行试用,因为PDC钻头自有的特点,不仅仅要设计定向井钻头,还要对PDC钻头在定向井中的使用方式方法进行研究,包括螺杆钻具和井下工具的组合使用。通过在临盘定向井中的探索试用,总结出了一套利用定向井PDC钻头快速钻井的可行性方法。