PDC钻头在石油钻井中具有举足轻重的作用，因此有“钻头不到，石油不冒”的谚语。钻头是破碎岩石的主要工具，钻头质量的优劣，它与岩性及其钻井工艺前提是否适应，将直接影响钻井速度、钻井的质量和钻井本钱。跟着钻井工艺的要求及钻井工艺的发展，钻头的设计、制造和使用有了很大的发展，而且仍在发展之中。这种发展体现在新技术在钻头上的充分的、及时的应用，钻头的品种和使用范围不断扩大，钻头的技术及经济指标不断进步等。
一、金刚石材料钻头的结构
1、总体结构
　　金刚石材料钻头属一体式钻头，整个钻头无流动部件，主要有钻头体，冠部，水力结构（包括水眼或喷嘴、水槽亦称流道，排屑槽），保径、切削刃（齿）五部门头的冠部是钻头切削岩石的工作部门，其表面（工作面）镶装有金刚石材料切削齿，并布置有水力结构，其侧面为保径部门（镶装保径齿）它和钻头体相连，由碳化钨胎体或钢质材料制成。
　　钻头体是钢质材料体，上部是丝扣和钻柱相连接，其下部与冠部胎体连结在一起（钢质的冠部则与钻头体成为一个整体）。
　　金刚石材料钻头的水力结构分为两类。一类用于自然金刚石钻头和TSP钻头，这类钻头的钻井液从中央水孔流出，经钻头表面水槽分散到钻头工作面各处冷却、清洗、润滑切削齿，{zh1}携带岩屑从侧面水槽及排屑槽流入环形空间。另一类用于PDC钻头，这类钻头的钻井液从水眼中流出，经由各种分流元件分散到钻头工作面各处冷却、清洗、润滑切削齿。PDC钻头的水眼位置和数目根据钻头结构而定。
　　金刚石材料的保径部门在钻进时起到扶正钻头、保证井径不致缩小的作用，采用在钻头侧面镶装金刚石的方法达到保径目的。
2、金刚石材料钻头的切削齿材料
　　金刚石钻头切削齿材料分为自然金刚石和人造金刚石两大类。金刚石为碳的结晶体，晶体结构为正四面体，碳原子之间以共价键相连，结构非常不乱，典型的品形有立方体、八面体和十二面体等。
金刚石是人类目前所知材料中最硬、抗压强度最强、抗磨损能力{zg}的材料，因此它是作为钻头切削刃最理想的材料。
但是，金刚石作为钻头切削刃材料也存在较大的弱点。{dy}，它的脆性较大，碰到冲击载荷会引起破裂。第二，它的热不乱性较差，在高温下金刚石燃烧变为二氧化碳和一氧化碳（碳化），在空气中约在455～860℃之间，金刚石就要泛起石墨化燃烧；在惰性或还原性气体中不会氧化，但在约1430℃时，金刚石晶体会溘然爆裂而变成石墨。因此金刚石钻头的设计、制造和使用中须避免金刚石材料经受高的冲击载荷并保证金刚石切削齿的及时冷却。
（二）PDC钻头的结构
 　　按钻头体材料及切削齿的结构划分，PDC分为胎体及钢体两大类,目前钢体钻头以其本钱低结构简易而广泛使用，各厂家都在研制出产钢体钻头如新疆DBS、江钻、成都百施特等。
   PDC钻头主要有钻头体（胎体）、切削齿（金刚石复合片）、喷嘴（水眼）、保径材料和接头组成。如图六。
（四）PDC金刚石复合片的结构及特性
　　因为自然金刚石来源有限且价格昂贵，海内外逐步用人造金刚石取代自然金刚石。钻头用人造金刚石的{dy}步是用石墨片在某些金属媒的作用下，在5至10MPa及1000℃～2000℃高温前提下制成单晶金刚石,然后再将人造单晶金刚石再次合成为大块的聚晶金刚石。
 　　聚晶金刚石的结构如图七，它是以金刚石粉为原料加入粘结剂在高温高压下烧结而成。复合片为圆片状,金刚石厚度一般小于1mm，切削岩石时作为工作层，碳化钨基本对聚晶薄层起支撑作用。两者之间的有机结合使PDC即具有金刚石的硬度、耐磨性，又具有碳化钨的结构强度和抗冲击力。PDC因为多种材料的存在，热不乱性较差，同时脆性较强，不能经受冲击载荷，常用的PDC直径为13.4mm、19mm和8mm。目前PDC正朝着大直径方向发展，{zd0}直径可达50.8mm,而且金刚石层也有加厚的趋势，已有厚度达3mm的PDC齿。