本文针对PDC钻头关键设计参数研究相对滞后、缺少一定的规律性、设计者常常根据经验或类比于其它钻头设计的现状,通过室内实验和数值模拟相结合的方法研究了冠部剖面形状、后倾角度、切削齿尺寸、布齿密度、内锥角度、内外锥高度及冠顶位置等关键设计参数对PDC钻头的影响规律。研究结果表明:①在破岩效率上,切削齿尺寸与地层硬度成反比。即在kd值小于3.48的地层中,直径为19.05mm的切削齿宜获得较高的机械钻速; kd值在4.6～5.78的地层中,直径为16.10mm的切削齿宜获得较高的机械钻速;②在kd值小于3.48的地层中采用10°～15°后倾角, kd值在kd=3.48～5.78的地层中采用15°～20°后倾角可明显提高钻进速度;③布齿密度与钻速成反比;④在kd值小于3.48的地层中采用“直线-圆弧-直线”型剖面易获得较高的机械钻,kd值在3.48～4.6的地层中采用“直线-圆弧-圆弧”型剖面易获得较高的机械钻速;⑤深内锥设计可提高钻头稳定性和切削齿寿命;内锥角在90°～160°范围变化时,随角度的增大,在钻压作用下,钻头冠部受力趋向均匀,扭矩对钻头内锥受力影响变化不明显;⑥高外锥设计可有效提高钻速;外锥角在25°～45°变化时,随角度的增大,外锥受力逐渐增大,钻压和扭矩对外锥影响明显;⑦冠顶半径与钻头半径之比设计为0.64时,钻头冠部应力集中现象明显降低。本文的研究成果对PDC钻头个性化设计有一定指导意义。