牙輪鉆頭是石油鉆井中使用最多、適用性最強的鉆頭。按鉆頭上牙輪的個數(shù)可將牙輪鉆頭分為單牙輪鉆頭、兩牙輪鉆頭、三牙輪鉆頭和四牙輪鉆頭,其中使用最多的是三牙輪鉆頭。
牙輪鉆頭在井底對巖石的破碎作用是其運動規(guī)律緊密相關(guān)的,一次要研究牙輪鉆頭的破巖原理就必須從分析其運動規(guī)律入手。
鉆頭的符合運動,假設(shè)放性鉆頭在平整剛性的井底(牙輪不吃入巖石)做等角速度旋轉(zhuǎn)(鉆頭及牙輪),嚴牙輪與井底接觸面的母線上,壓力分布式均勻的。
由于轉(zhuǎn)頭的運動過程中受到井底巖石對鉆頭牙齒的摩阻力,鉆頭牙輪要向鉆頭前進時相反的方向旋轉(zhuǎn),因此,鉆頭與井底接觸母線上任意X點的實際運動速度應(yīng)為該店隨鉆頭于東所長生的速度與該店隨牙輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的速度的矢量和({jd1}速度)。各速度分布規(guī)律如圖2-7(a)所示。。圖中,a,b分別為鉆頭外緣a點形影的牽連速度和相對速度;c,d分別為鉆頭或牙輪與井底接觸母線上任意點X(相對于鉆頭直接D及牙輪直接E)處的牽連速度和相對速度,H為牙齒對巖石的運動速度即{jd1}速度。