近年来，通过采用新型切削结构、独特的切削齿形状以及先进的建模软件而开发出来的各种新型钻头层出不穷，目的在于不断提高机械钻速、改善钻头的可控性并提高耐用性。为了达到此类 目 的， 制 造 商 们 正 在 重 新 考 虑PDC 钻头和混合钻头的布齿方式，使之能在不影响钻头可操作性的情况下增强对地层的压力。改进的建模性能可以更好地掌握特定钻头在特定地层的反应，以便提前定制更为适用的钻头。
 
提升综合钻井率的StingBlade 钻头
 
        与传统的圆柱形 PDC 切削齿相比，StingBlade 锥形金刚石钻头使用的是 Stinger 金刚石切削元件。这种形状的元件能够使切削齿在抗压强度高的地层中施加较高的点负载，其犁削与剪切相结合的破碎机理使钻井效率更高。另外，StingerPDC 齿独特的几何形状有一个较厚的金刚石层，提高了齿的冲击强度 , 使钻头可以钻得更深、更快。史密斯钻头公司的技术人员称，通过对 StingBlade 钻头 1000 多次钻井应用实例进行分析，与一般标准钻头性能相比，StingBlade 钻头的进尺增加了 55%，机械钻速提高了30%。以往，钻井进尺和机械钻速一直无法兼得， StingBlade 钻头在大幅提高进尺的同时又提高了综合机械钻速，可以说是一个历史性的突破。StingBlade 钻头更为集中的点负载可以实现更好的工具面角度控制，能够更加高效的应用钻压并使能量从切削齿到地层的过程中实现更有效的传递。当钻井过程中遇到硬夹层地层时，传统 PDC 钻头的导向会产生扭矩，工具面角度会有较大的波动， 进而导致较低的造斜率，使达到定向钻井目标的时间更长。由于 StingBlade 钻头上的 Stinger切削元件是锥形结构，减小了扭矩幅度和工具面角度的波动，使定向钻井能够直达目标，并以更快的速度完成弯曲井段的钻进。

        StingBlade 钻 头 还 可 以 减 小钻头和底部钻具组合（BHA）的冲击和振动，进而提高整体钻井效率并延长底部钻具组合工具的使用寿命。该公司新型切削元件的锥形形状在钻井时具有一种独特的受力轮廓，与装有圆柱形 PDC 齿的钻头相比，这种受力轮廓在中心线两侧更为对称，因此每个 Stinger 切削元件的侧向力都小于标准 PDC 齿的侧向力。该公司通过测试钻头切削结构中所有的切削元件发现，钻头上的 Stinger 切削元件越多，在其IDEAS 软件中所显示的钻头就更容易达到平衡。2014 年第二季度，在美国德克萨斯州的卡梅隆地区进行现场测试，一只 StingBlade 钻头和一只传统的PDC 钻头在间隔不到 50 英尺的相邻井中进行试验， 使用相同的钻机、相同的底部钻具组合以及操作参数钻 进 800 英 尺。 该 地 层 为 夹 层 地层，包括石灰岩、砂岩和页岩，地层某些部分的抗压强度超过 15,000psi。试验结果显示，与常规 PDC钻头相比，StingBlade 钻头产生的横向振动减小了 53%，轴向振动减小 了 37%。 目 前，StingBlade 钻头已经在 27 个国家成功使用。
 
一次钻通复杂地层的新型“混合”钻头
 
        当所钻地层的顶层为不同的卵石和砾石，底层为较软的砂岩和页岩时，选择一种合适的钻头是很棘手的事情。顶层会使传统的 PDC 钻头彻底损坏，但在底层用牙轮钻头效率又会很低。 为了应对这一挑战，Shear Bits 公司于 2015 年推出了新型 Pexus 系列混合钻头。该钻头的主切削结构是由可旋转的硬质合金切削元件构成。这种切削元件位于钻头面的外部用来保护由 PDC 齿构成的副切削结构。下井就可以钻完整个井段。2015 年三月，Pexus 钻头被用于一个位于加拿大 Fort McMurray地 区 的 Wilrich-Bluesky 油 砂 井。用一只牙轮钻头钻完 200 米的 17½英寸井段后，钻井作业商在 12¼ 英寸造斜段下入 Pexus 混合钻头，钻进通过了砾石层，钻头的平均机械钻速达到 164 英尺 / 小时（50 米 /小时）。据 Shear Bits 公司称，这比牙轮钻头在邻井的机械钻速提高了 30%，比 PDC 钻头在邻井的钻速提高了 66%，起钻后，Pexus 钻头的磨损等级是 1:1:CT，而邻井中牙轮钻头的磨损等级是 2:2:WT，PDC 钻头的磨损等级是 3:6:BT。Pexus 钻头的新度明显高于普通牙轮钻头和 PDC 钻头。
 
PDC 齿新型剪切保护盖
 
        在进行随钻下套管作业时通常会发生这种情况，即下套管作业时地层发生严重膨胀或坍塌都会使作套管作业很难达到预定的深度。要解决这一难题，作业人员使用带有硬质合金耐磨垫的一种特制的 PDC套管钻头，在钻进时这种钻头安装在套管端部，在下套管作业过程中代替钻杆使用。然后通过一个流量阀释放水泥以便将套管固定。这样一来就必须先钻穿该套管钻头和浮动装置才能继续下一个井段。如果要用 PDC 钻头完成钻穿作业，钻井人员通常有两种选择，要么先使用一只专用的牙轮钻头进行钻穿作业，然后再使用一只 PDC 钻头钻进下一个井段；要么就使用一套新的 PDC钻头和底部钻具组合来钻穿固井套管， 然后继续用其钻进下一个井段。但这两者都不是最佳选择，第一种办法使用两只钻头所需的起下作业会耗时太长；第二种方法则会有损于钻头上价格昂贵的 PDC 切削齿。现在所面临的直接问题是必须钻通前面所用的特殊 PDC 钻头的表面。套管钻头上的 PDC 齿可能会对钻穿作业用的钻头上的 PDC 齿造成冲击损坏。在套管鞋和套管引鞋后面下入的 PDC 钻头必须要钻穿封隔塞、水泥柱、浮阀等，然后才能钻入下面的岩层。但这类钻头的设计是用来钻进岩层而不是用来切削其他物质的， 所以当遇到这些金属部件时，钻头肯定会被损坏。在钻穿作业中为了保护钻头上的 PDC 齿 免 受 损 坏，Varel 公 司研发出了一种 CuttPro 剪切保护盖 - 也就是附有碳化钨硬质合金的切削元件。这种硬质合金保护盖粘结在 PDC 齿的外部轮廓上对齿起保护作用。在伦敦举行的 2015 SPE/IADC 钻井大会上，Varel 公司正式推出这一新产品。这种剪切保护盖可以附装在任何标准 PDC 钻头的切削上，所以在钻井时可以选择最适用于所钻岩层的钻头。CuttPro 剪切保护盖只是附装在钻穿作业专用钻头上 PDC 齿的外顶部位，即可以对 PDC 切削齿起保护作用，又能提供钻穿套管钻头时需要的切削结构；一旦该剪切保护盖接触到岩石，就会很快被磨损，整个钻头就又恢复成一个标准的 PDC 钻头。在 2014年 8 月的一次现场试验中，在 12¼英寸的 Raider PDC 钻头上加装了CuttPro 剪切保护盖。该钻头被用于钻Gabons DIGA油田的一口井。该井有五口邻井。在邻井中使用了来自两家不同制造商的 4 只 PDC 钻头和一只牙轮钻头，钻进相似的井段。加装了剪切保护盖的钻头完成钻穿作业共用了 3 小时，而邻井的作业则用了 5.4 小时。装有剪切保护盖的钻头的平均机械钻速为 14.1米 / 小时，其它钻头的平均机械钻速大约仅为 9.5 米 / 小时。Varel 公司将会扩大剪切保护盖的应用范围，以便在钻套管引鞋的过程中保护 PDC 切削齿。客户要求使用这项产品也是从保险的角度考虑的。事实上，并不是每一口油井都会用套管进行钻井，只有一小部分井会采用套管钻井方式。但是在每一口井中都会进行套管引鞋钻穿作业。因此，只要用 PDC 钻头进行钻穿作业的地方，就有可能会用到该公司的剪切保护盖产品。