牙輪鉆頭在井底工作時，鉆頭整體圍繞鉆頭軸線旋轉(zhuǎn)稱之為公轉(zhuǎn)，三個牙輪則依其自己的軸線在井底滾動稱之為自轉(zhuǎn)。鉆頭承受的鉆壓通過牙齒作用在巖石上，使巖石破碎壓碎作用。 牙輪在滾動過程中，以單齒、雙齒交替接觸井底，牙輪中心的位置忽高忽低，使鉆頭產(chǎn)生縱向振動。這種縱向振動使鉆柱不斷壓縮與伸張，下部鉆柱把這種周期性變化的彈性變形能通過牙齒轉(zhuǎn)化為對地層的沖擊作用力用以破碎巖石。這種沖擊、壓碎作用是牙輪鉆頭破碎巖石的主要方式。
在一定范圍內(nèi)，牙輪鉆機的穿孔速度隨鉆具回轉(zhuǎn)速度的增加而增加，但轉(zhuǎn)速過大，不但使孔底排渣困難，1產(chǎn)生巖石二次破碎，而且會產(chǎn)生---震動，影響鉆頭壽命。鉆頭的轉(zhuǎn)速必須---牙輪的牙齒與巖石有足夠的接觸時間，以達(dá)到巖石的有效容積破碎，牙輪鉆機，在硬巖中，隨著轉(zhuǎn)速的增加，沖擊載荷增加，使牙輪牙齒及軸承磨損---增加，因此，采用高轉(zhuǎn)速是受到---的。但巖石較軟時，通常采用高轉(zhuǎn)速，低軸壓的工作狀態(tài)。
礫巖：在礫巖層中鉆進(jìn)易發(fā)作跳鉆、蹩鉆和井壁垮塌；當(dāng)泵排量小或泥漿粘度低時，礫石顆粒不易上返，對鉆頭牙輪體和牙齒損壞較大。
石灰?guī)r：通常質(zhì)硬，鉆速慢、進(jìn)尺少。有的有縫縫洞洞發(fā)育，鉆遇縫洞時，會致使蹩鉆、放空、泥漿漏失等，井漏后有時還會發(fā)作井噴。
石灰?guī)r地層對鉆頭進(jìn)尺、機械鉆速和鉆頭失效影響很大。別的，當(dāng)?shù)貙榆浻步豢棧缒鄮r與較硬的砂巖相間，易發(fā)作井斜；地層傾角較大時易發(fā)作井斜。鉆頭在斜井中鉆進(jìn)易構(gòu)成損壞。當(dāng)巖層中含有可溶性鹽類，如石膏層、巖鹽層等，會損壞泥漿的功能，影響到鉆頭的正常運用。
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