目前，随着浅层矿产资源的大量开采，如何持续满足人们对矿产资源的需求以成为人们关注的焦点，也成为广大地质矿产工作者面临的一大问题。深部找矿，成为了解决这一问题最直接、最有效的方式。深部钻探对钻机设备、钻具、钻头等都有新的技术要求，其中，如何设计制造高效、长寿的钻头是其中一个关键的技术难题。　　 钻头是钻探工程中切割岩石的工具，钻头设计是否合理直接影响钻探效率的快慢。生产实践中，有些钻头能够钻进上百米，而有些只能钻进几厘米;有些能使用几个工作日，而有些只能使用几小时。虽说钻头的钻进效率和使用寿命受多种因素的影响，但钻头的选型和设计是比较关键的因素。　　 目前，钻探钻孔中，仍然以钻头的机械碎岩方式为主来破碎岩石。不过，近几十年来，随着高压水射流理论与应用技术的迅速发展，人们对钻头水力系统的研究应用日益重视。因为这些研究直接关系到钻头的合理使用，关系到钻探的效率和成本。　　 本文根据施工现场实际工况，研究设计了一款孕镶金刚石阶梯钻头，并以CFdesign软件为平台，对该钻头进行了符合实际的孔底水力学模拟研究。作者基本摸清了钻头在孔底在高速钻井液作用下的工作状态，一方面为钻头的优化设计提供依据，另一方面也为该领域研究者提供了一个成功案例。　　 本课题运用三维绘图软件SolidWorks2008为孕镶金刚石阶梯钻头进行几何实体建模并做了水力学和力学有限元两种分析。分别研究了钻头在孔底的水力学状态和自身强度问题。CFdesign是一种功能强大、简便易学的计算流体力学软件，可以对各种主流CAD软件所建立的模型进行数值模拟，如Inventor，Pro/E，SolidWorks，Solid Edge，UGS NX，Ⅰ-deas，Catia等等。ANSYS11.0 Workbench具有同样的优势。同时，作者运用一定的软件平台，制作了一个孕镶金刚石钻头配料计算程序系统，给予钻头加工一定的帮助。具体研究步骤为：　　 1．几何模型的建立：采用SolidWorks2008三维绘图软件对钻头结构进行三维实体建模。在建模之前，首先需要了解钻头水力结构及各关键部位处的流场分布特点以方便对几何模型进行必要的简化处理。其次，要适当地对流量加载的作用区域进行必要的考虑，以便最终确定几何模型简化的合理性。　　 2．把建好的模型按一定的格式保存并导入CFD模拟软件。然后，按照钻头的实际工况进行流量和压力加载，并设置好相应的流畅空间和固体空间，进行模拟分析。一次模拟结束后，进入软件后处理器查看流速场、压力场、流量场等的分布，再以一定的方式改变钻头水力结构参数进行对比分析。　　 3．把设计好的钻头结构进行力学强度校核。校核采用ANSYS Workbench工具，主要对钻头的焊接部位进行强度分析，为焊接工作提供技术支持。　　 4．根据钻头设计的结果设定合理的金刚石钻头加工方式，计算金刚石钻头胎体的配料用量。根据一定的计算方式，利用Labview编程工具，编制一通用的金刚石钻头配料计算软件，为日后钻头设计加工提供便利。　　 5．把设计的钻头运用到相关工程，用实际效果验证钻头设计的优劣，并为钻头进一步优化改进提供现场实践数据。