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從1909年首只牙輪鉆頭問世后，牙輪鉆頭便在全世界范圍內得到了較廣泛的應用。三牙輪鉆頭是目前旋轉鉆井作業中使用地較普遍的鉆頭。 這種類型的鉆頭具有不同的牙齒設計和軸承結類型，因此能夠適應各種類型地層。在鉆井作業中，根據所鉆地層性質正確選用合適結構的牙輪鉆頭，就可獲得令滿意的鉆進速度和鉆頭進尺。

鉆壓與鉆速的聯系改變有三個不一樣期間。

    外表破碎期間：當鉆壓小于巖石壓入硬度時，切削齒不能切入巖石，只能在巖石外表以磨擦方法破碎巖石，對切削齒磨損較大，盡管鉆速也隨鉆壓的加大而正比添加，但鉆速很低；

   疲憊破碎期間：當鉆壓挨近巖石壓入硬度時，切削齒雖未切入巖石，但在巖面發作許多裂紋，經切削齒的重復作用，也發作體積破碎；

   體積破碎期間：當鉆壓加到大于巖石壓入硬度以上時，切削齒切入巖石發作體積破碎，鉆進作用才干顯著，才屬正常鉆進。因而，施加在牙輪鉆頭上的鉆壓有必要滿意切削齒能壓入巖石，使巖石發作體積破碎。

鉆頭的穿孔速度，與所穿鑿巖石的物理力學性質，施加于鉆頭上的軸向壓力、鉆具的回轉速度、鉆頭的扭矩、牙輪齒的形狀和同時參加破碎巖石的齒數，以及吹洗炮孔的壓縮空氣量等許多因素有關。根據牙輪鉆機穿孔的巖石破碎機理，其中決定穿孔工作制度的較主要參數是軸壓、回轉速度和排渣風量。

為了有效地破碎巖石，必須對鉆頭施加足夠的軸向壓力，以便由牙輪齒引起的應力足以克服巖石抗壓強度，但施加給鉆頭的軸壓里有一定的合理值，即不能過大，也不能過小。當軸壓值超過更佳值到一定程度時，軸壓再加大，穿孔速度也不增加，軸壓太大還將引起硬質合金齒的折斷或使鉆頭的軸承損壞。