鉆頭簡要說明以及對地層的沖擊、壓碎作用

不同的井身結構，對牙輪鉆頭的尺寸、型號和使用等均有要求。如造斜牙輪鉆頭一般要求帶修邊齒或保徑結構，使用要求高轉速、低鉆壓等。

鉆壓和轉速的確定，既決定著牙輪鉆頭破碎巖石的效率，又影響到牙輪鉆頭牙齒、軸承的磨損。淺井、軟地層，牙輪鉆頭以剪切作用為主，一般采用高轉速、低鉆壓。中硬地層，牙輪鉆頭產生剪切、沖擊、壓碎綜合作用，一般采用中等轉速和中、高鉆壓。

在地殼中處于不同位置的巖石，其巖石的機械性質變化很大。埋藏較深的巖石，處于多向壓縮應力狀態，使巖石孔隙減小，強度增加。上部井段一般巖石膠結松散、質軟，牙輪鉆頭轉速高、鉆壓低。下部井段一般巖石質硬、研磨性大，牙輪鉆頭轉速低、鉆壓高、使用時間長。

地層的巖性和軟硬不同，巖石破碎機理不同，造成牙輪鉆頭失效的形式也各異。我國各油田鉆井中常見的地層巖性，其巖石物理機械性質均有測定。

鉆進時，牙輪鉆頭上承受的鉆壓經牙齒作用在巖石上面，除靜載以外還有一沖擊載荷，這是由牙輪的牙齒與孔底單齒、雙齒交替接觸所造成的。單齒接觸孔底時，牙輪的中心處于高位置;雙齒接觸時牙輪的中心下降。牙輪鉆頭在滾動過程中，牙輪中心的位置不斷上下交替，使鉆頭沿軸向作上下往返運動，這就是鉆頭的縱向振動。實際鉆進過程當中，在此基礎上還由于孔底不平疊加了振幅較大的低頻振動。單、雙齒交替接觸孔底引起的牙輪縱向振動。

鉆頭在孔底的縱向振動，使鉆桿柱不斷壓縮與伸張，這種周期性變化的彈性能通過牙齒轉化為對地層的沖擊作用以破碎巖石，與靜載壓入一起形成了鉆頭對地層的巨大沖擊、壓碎作用，這種破巖方式是牙輪鉆頭的主要形式。