钻头简要说明以及对地层的冲击、压碎作用

不同的井身结构，对牙轮钻头的尺寸、型号和使用等均有要求。如造斜牙轮钻头一般要求带修边齿或保径结构，使用要求高转速、低钻压等。

钻压和转速的确定，既决定着牙轮钻头破碎岩石的效率，又影响到牙轮钻头牙齿、轴承的磨损。浅井、软地层，牙轮钻头以剪切作用为主，一般采用高转速、低钻压。中硬地层，牙轮钻头产生剪切、冲击、压碎综合作用，一般采用中等转速和中、高钻压。

在地壳中处于不同位置的岩石，其岩石的机械性质变化很大。埋藏较深的岩石，处于多向压缩应力状态，使岩石孔隙减小，强度增加。上部井段一般岩石胶结松散、质软，牙轮钻头转速高、钻压低。下部井段一般岩石质硬、研磨性大，牙轮钻头转速低、钻压高、使用时间长。

地层的岩性和软硬不同，岩石破碎机理不同，造成牙轮钻头失效的形式也各异。我国各油田钻井中常见的地层岩性，其岩石物理机械性质均有测定。

钻进时，牙轮钻头上承受的钻压经牙齿作用在岩石上面，除静载以外还有一冲击载荷，这是由牙轮的牙齿与孔底单齿、双齿交替接触所造成的。单齿接触孔底时，牙轮的中心处于高位置;双齿接触时牙轮的中心下降。牙轮钻头在滚动过程中，牙轮中心的位置不断上下交替，使钻头沿轴向作上下往返运动，这就是钻头的纵向振动。实际钻进过程当中，在此基础上还由于孔底不平叠加了振幅较大的低频振动。单、双齿交替接触孔底引起的牙轮纵向振动。

钻头在孔底的纵向振动，使钻杆柱不断压缩与伸张，这种周期性变化的弹性能通过牙齿转化为对地层的冲击作用以破碎岩石，与静载压入一起形成了钻头对地层的巨大冲击、压碎作用，这种破岩方式是牙轮钻头的主要形式。