牙轮钻进(roller bit drilling)

使用牙轮钻头破碎岩石的回转钻进方法。

工作原理   牙轮钻进时，牙轮钻头在一定钻压和旋转力矩作用下产生下列几种运动：(1)钻头绕轴线作顺时针旋转，各牙轮也跟随绕钻头轴线旋转，这种旋转称为“公转”；(2)各牙轮绕钻头轴线公转的同时，还绕牙轮自身轴线作反时针旋转，称为“自转”，造成牙轮既有滚动也有滑动；(3)钻头在旋转运动的同时，由于牙轮转动，单齿和双齿交替接触孔底，使牙轮轴心位置上下变化，产生沿钻头轴线的纵向振动。牙轮钻头在孔底工作时，牙轮的运动是由公转、自转、滚动、滑动和纵向振动等几种运动组成的复合运动，牙轮依靠其复合运动产生的冲击、压碎和剪切作用破碎岩石，岩屑通过钻探冲洗介质排出孔外，整个钻头向下运动即形成钻进。

特点和使用范围   牙轮钻进具有齿刃与孔底接触面小、单位钻压高、钻头工作扭矩小和工作刃总长度大等特点。随着钻头制造工艺的改进、自洁式钻头和球齿钻头的出现，解决了软地层和坚硬地层的钻进问题，使牙轮钻进适用于各种硬度的地层，尤其适用于中硬以上地层钻进，为水文地质钻探、水井和工程施工钻探广泛采用。牙轮钻进一般多用于不取心全面钻进。随着各种新型的牙轮钻头、牙轮组合钻头的研制使用，钻探设备的改进，钻压和冲洗液量的提高，以及反循环钻进工艺的完善，牙轮钻进不但适用各种地层，而且孔径和孔深也在不断扩展，是一种用广、效率高的钻进方法。

钻进参数   牙轮钻进时，首先应根据地层条件选用合适的钻头类型，再按钻头类型确定合理的钻进参数：钻压、转速和冲洗液量等。中国产牙轮钻头的钻压和转速推荐值见表；冲洗液量的选择原则是在地层稳定的情况下尽量采用大值量。