新型切削齒的設(shè)計(jì)和制造采用了一種技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)中都顯示了好性能。制造工藝采用了兩個(gè)高溫高壓步驟：一個(gè)高溫高壓步驟是采用常規(guī)高溫高壓參數(shù)制作聚晶金剛石坯體，二個(gè)高溫高壓步驟是在超高溫高壓參數(shù)條件下將聚晶金剛石坯體粘附在碳化鎢襯底上。與常規(guī)一次制作完畢的工藝相比較，這種制作方法有如下優(yōu)點(diǎn)：
（1）存在于聚晶金剛石坯體內(nèi)部的殘余應(yīng)力和在聚晶金剛石坯體與碳化鎢襯底交界面附近的殘余應(yīng)力得到了化；
（2）更高的高溫高壓使切削齒的微結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化提高。
實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)顯示這種新型切削齒的耐磨性和抗熱疲勞能力比常規(guī)切削齒強(qiáng)得多，而且抗沖擊性沒有降低。在高硬度高研磨性的花崗巖材料上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)顯示這種新型切削齒的磨損壽命是常規(guī)切削齒的3-4倍。
新型齒目的旨在提高能夠體現(xiàn)PDC切削齒壽命的三個(gè)關(guān)鍵功能性質(zhì)，即熱穩(wěn)定性、耐磨性和抗沖擊性。一般來說，耐磨性和熱穩(wěn)定性對(duì)于鉆砂巖、粉砂巖以及其它一些研磨性地層非常重要，而鉆高強(qiáng)度地層和交互地層的時(shí)候則更需要抗沖擊性強(qiáng)的切削齒。
冠部輪廓
牙輪鉆頭采用淺內(nèi)錐、雙圓弧幾何外形；采用同軌布齒等方式，提高鉆頭穩(wěn)定性，以及適應(yīng)地層高研磨性等特點(diǎn)設(shè)計(jì)；保徑在常規(guī)保徑方式基礎(chǔ)上,在保徑面上增加了平焊復(fù)合片；增強(qiáng)了保徑的耐磨強(qiáng)度及保徑效果，同時(shí)增加了保徑面的光滑性，在大斜度定向井及水平井中減小鉆頭自身磨阻效果尤為。 PDC鉆頭冠部輪廓是根據(jù)地層特點(diǎn)，按照鉆頭設(shè)計(jì)原則（等切削原則、等磨損原則、等功率原則）進(jìn)行的。鉆頭設(shè)計(jì)原則不同，針對(duì)川慶地區(qū)的多夾層地層的特點(diǎn)，采用等磨損原則和等切削原則相結(jié)合進(jìn)行冠部輪廓設(shè)計(jì)，結(jié)合鉆頭設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和使用鉆頭類比，確定出適合鉆進(jìn)研磨性高多夾層地層的鉆頭冠部輪廓形狀：淺錐、雙圓弧冠部輪廓（見圖2）。這種雙圓弧形輪廓剖有的特點(diǎn)一是使得鉆頭表面盡可能有效地布置切削齒，二是使鉆頭從鼻部切削齒到保徑切削齒能夠圓滑地過渡；從而增加鉆頭的耐磨性能。
雙級(jí)切削結(jié)構(gòu)
在重點(diǎn)切削部位，尤其巖石切削量大線速度高的鉆頭鼻部增加后輔助切削齒，不增加了金剛石總量及抗研磨性，也解決了在復(fù)雜地層條件下，尤其是軟硬交錯(cuò)、夾層互層較多的層位，復(fù)合片吃入地層過大，造成的扭矩突然增加帶來的復(fù)合片沖擊破碎問題，避免了復(fù)合片及鉆頭的先期損壞。
雙重保護(hù)切削結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
定向井鉆頭需要完成位移的調(diào)整、造斜、扭方位、入窗等多個(gè)工況，對(duì)PDC鉆頭的綜合性能要求較高。合理的設(shè)計(jì)吃入控制機(jī)構(gòu)，能夠既有效地控制滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)的鉆頭扭矩、減少工具面波動(dòng)，又不會(huì)明顯降低復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)的機(jī)械鉆速[7]。綜合考慮隴東區(qū)塊地層情況和復(fù)合鉆井特點(diǎn)，終采用雙重保護(hù)切削結(jié)構(gòu)，如圖1所示。這種結(jié)構(gòu)不可以獲得穩(wěn)定的鉆頭工作扭矩，對(duì)提高鉆頭壽命也起到重要的作用：在鉆頭鉆遇硬地層時(shí)，輔助切削齒分擔(dān)冠部切削齒的鉆壓，減小冠部切削齒的損壞幾率，同時(shí)參與切削巖層，增加鉆頭的使用壽命。在進(jìn)入軟地層時(shí)，這種雙重切削結(jié)構(gòu)可以減緩鉆壓的突然改變，減小鉆頭的震動(dòng)，從而保護(hù)切削齒不受損壞。
圖1雙重保護(hù)切削結(jié)構(gòu)
橫向運(yùn)動(dòng)減緩技術(shù)
在鉆頭的規(guī)徑切削齒區(qū)域和肩部切削齒區(qū)域鑲裝了一種材料（或保徑齒），它了規(guī)徑切削齒和肩部切削齒能夠在井底橫向的瞬時(shí)切入；降低了發(fā)生橫向振動(dòng)時(shí)的橫向切削載荷；組織因橫向沖擊造成的復(fù)合片的先期損壞而減低耐磨性，延長鉆頭使用壽命。
