牙轮钻头的工作原理

三牙轮钻头是目前旋转钻井作业中使用地普遍的钻头。这种类型的钻头具有不同的牙齿设计和轴承结类型，因此能够适应各种类型地层。在钻井作业中，根据所钻地层性质正确选用合适结构的牙轮钻头，就可获得令满意的钻进速度和钻头进尺。

1.三牙轮钻头的基本结构

钻头本体：有三片牙掌组装焊接在一起，上部有连接丝扣。

牙轮：由牙轮体和牙齿组成锥形的金属体。牙齿分铣齿和镶齿两种类型。

轴承及其储油密封装置

喷嘴

2.牙轮钻头的工作原理

牙轮钻头在井底工作时，钻头整体围绕钻头轴线旋转称之为公转，三个牙轮则依其自己的轴线在井底滚动称之为自转。钻头承受的钻压通过牙齿作用在岩石上，岩石破碎。牙轮在滚动过程中，以单齿、双齿交替接触井底，牙轮中心的位置忽高忽低，使钻头产生纵向振动。这种纵向振动使钻柱不断压缩与伸张，下部钻柱把这种周期性变化的弹性变形能通过牙齿转化为对地层的冲击作用力用以破碎岩石。这种冲击、压碎作用是牙轮钻头破碎岩石的主要方式。

牙轮钻头除了对井底岩石产生冲击、压碎作用外，还对井底岩石产生剪切作用。牙轮在井底滚动的同时还产生牙齿对井底的滑动，牙齿的滑动对井底岩石形成剪切作用，像刮刀钻头那样刮削井底。牙齿的滑动主要是由牙轮的超顶、副锥和移轴布置引起的。牙轮的超顶布置复锥牙轮引起切线方向的滑动，牙轮的移轴布置则引起轴向方向的滑动。一般地，钻软到中硬地层的钻头兼有超顶、复锥和移轴；钻中硬到硬地层的钻头在设计上有超顶和复锥；钻极硬和研磨性较强地层的钻头常采用单锥牙轮，不超顶也不移轴。