三牙輪鑽頭的破巖機理

1、衝擊壓碎作用

牙輪鑽頭在井底工作時，由鑽頭縱振所產生的，輪齒對岩石的衝擊壓碎作用，是牙輪鑽頭破碎岩石的主要方式。旋轉鑽頭時，牙齒以一定速度衝擊壓入岩石，這一破碎方式與靜壓入破碎試驗特點相似，牙齒壓入岩石需要足夠的比壓與接觸時間。因此，牙輪鑽頭的牙齒作用在岩石上的軸向載荷包括靜壓及衝擊載何兩部分。加給鑽頭的鑽壓爲靜壓部分；衝擊載荷是由鑽頭在井底旋轉時產生縱振，使鑽頭—鑽柱系統不斷地壓縮與伸張，下部鑽柱把這種週期的彈性變形能傳遞給牙輪而產生的，這就是鑽頭破碎岩石時牙齒衝擊壓力的來源。加大鑽頭牙齒對地層的衝擊壓力，就能提高破碎岩石的效率。

2、滑動剪切作用

在塑性較高的岩石中，除了要求牙齒對井底岩石有衝擊壓碎作用外，還要求牙齒對地層有一定的滑動作用，使牙齒對岩石進行剪切，以擴大岩石的破碎效果，這一點在軟地層鑽進時顯得很重要。使牙輪在井底滾動時產生滑移的措施有超頂、復錐和移軸。

（1）超頂。超頂就是指牙輪的錐頂超過鑽頭的中心線。錐頂超過中心線的距離叫做超頂距。超頂距越大滑動量就越大，超頂在切線方向上產生了滑動，剪去了牙輪每個齒圈上齒與齒之間的岩石。

（2）復錐。復錐導致牙輪在切線方向產生滑動，同超頂一樣也剪去了牙輪每個齒圈上齒與齒之間的岩石。

（3）移軸。移軸就是指牙輪軸線相對於鑽頭軸線平移了一段距離。這段距離叫做移軸距。如果移軸距越大，牙輪的滑動量就越大，剪切作用也就越大，移軸使牙齒產生了軸向滑動，剪去了牙輪上齒圈之間的岩石。