结合具体用途正确设计钻头的结构和水力性能，对于钻井的成功与否至关重要。不适合具体用途的钻头会导致机械钻速低、井眼清理效果不好、钻井费用昂贵，且常常达不到地质目标。

      当今，世界各大钻头制造商都在应用最新的软件在邻井岩性资料和实验室岩石强度试验的基础上对钻头进行模拟成型，将相关数据输入软件，即可对模拟井进行钻井试验，然后应用所生成的结果数据并根据具体的用途，再对设计进行调整并生成最优化的钻头设计。

      休斯?克里斯坦森公司应用新型设计工艺制造的Quantec系列优质PDC钻头，采用了与具体钻井工程相匹配的新型耐磨齿和钻头结构，能获得更高的平均机械钻速、更好的稳定性与耐用性，并能降低钻井成本。这种钻头的金刚石体积控制（DVM）设计还能提高钻头的机械和水力效率。

      该公司的SmoothCut切削深度控制专利技术使钻头能够更为平稳地钻进，从而减小切削齿（尤其是在钻夹层地层时）的早期磨损。这种新型钻头还融合了负载平衡切削结构技术，此切削结构中含有弦降控制技术以及侧向运动缓解技术以减轻钻头的振动并提高其对回旋的抵抗能力。在钻头上应用的热稳定聚晶齿能够使钻头在最具研磨性的环境中最大程度发挥保径能力。

      计算流体力学技术的应用能保证钻头最好的岩屑清除效果，同时还能在钻井液流量、切削齿冷却和抗冲蚀性之间达到最佳的平衡。

      实用案例分析：在美国怀俄明州Pinedale地区的背斜小井眼区段，带有夹层的砂岩和页岩，大泥浆比重以及过高压力都会导致很高的围压，钻井作业商曾使用多家钻头公司的5刀翼PDC钻头来钻S形井的底部井段。其中一个作业商选用了休斯公司6英寸的Quantec Q405和Q505钻头钻这一小井眼井段，钻时比邻井平均值快了72个小时，这一35%的钻时下降带来了单井11.4万美元的成本节约，钻井作业商在该地区每月可钻一口井，这就意味着每个井队一年能够节省将近140万美元。

      美国得克萨斯州东部的Travis Peak地层属于研磨性大且十分坚硬的砂岩地层，通常需要2~3只（具有加强结构的6刀翼）钻头钻穿水泥塞并向下钻进183~274米进入该地层，然后再用1~2只7刀翼钻头才能钻完Travis Peak井段，而且在该地层中的机械钻速要比上部井段的机械钻速低很多。而一只8英寸Quantec Q505HXX钻头则取代了2~3只其他类型钻头钻穿了水泥塞，并以比所有邻井都高的机械钻速钻完了该井段，钻井进尺提高36%，机械钻速提高26%。

      在美国犹他州Uintah盆地一个生产区段的直井中是夹层很多的砂岩和页岩地层，岩石强度变化很大（34.5～172兆帕），该直径为77/8英寸的生产区段一般需要用2~3只钻头耗时140小时或更长时间才能钻到总深。而休斯公司一只Q506钻头只用106个小时就钻完了该井段，单钻井成本下降3.85万美元。