牙轮钻头是石油钻井中使用多、适用性强的钻头。按钻头上牙轮的个数可将牙轮钻头分为单牙轮钻头、两牙轮钻头、三牙轮钻头和四牙轮钻头，其中使用多的是三牙轮钻头。牙轮钻头在井底对岩石的破碎作用是其运动规律紧密相关的，一次要研究牙轮钻头的破岩原理就必须从分析其运动规律入手。 钻头的符合运动，假设放性钻头在平整刚性的井底（牙轮不吃入岩石）做等角速度旋转（钻头及牙轮），严牙轮与井底接触面的母线上，压力分布式均匀的。

 牙轮钻头作为一种钻削岩层的工具已被广泛应用，钻头性能的显著改进直接降低钻井成本，尤其是近十年进步*快。使用寿命和钻速两个性能指标，它们*终确定钻头影响钻井成本的程度。提高钻头的机械钻速和使用寿命是降低钻井成本的有效途径，有资料证实，钻速的改进比钻头寿命的改进对降低钻井成本的影响更大，其中钻头切削结构的改进是提高钻头的机械钻速*直接的方法。很长时间以来，人们对切削结构的改进主要集中于主切削齿结构，例如在硬质合金齿结构方面，人们先后发明了楔形齿、勺形齿、偏顶勺形齿、等磨损齿等等。人们逐渐认识到保径结构也对钻头机械钻速和寿命有较大影响，尤其在大斜度井和水平井应用的钻头要求具有合理的保径结构，许多新型保径结构被研究开发出来并应用到牙轮钻头上取得了良好的效果。

从钻头厂商和研究机构在三牙轮钻头保径结构研究应用动态可以看出，人们逐渐认识到保径结构对钻头机械钻速和寿命有较大影响，尤其在定向井和水平井应用的钻头影响更大，研究开发的新型钻头保径结构在牙轮钻头应用中取得了好的效果。钻头保径结构从被动保径发展到主动保径，保径材料从低耐磨材料发展到高耐磨的复合材料，钻头保径结构和材料的改进大大提高了钻头性能，进一步提高了钻头的机械钻速和寿命。国内外在保径结构及材料研究方面有一定差距，国内相关钻头研究机构和厂商应进一步加强对保径结构及材料的研究，尤其注重在钻头中研究应用一些主动保径结构，进一步提高国产牙轮钻头性能，为钻井用户提供适应钻井新工艺的高效钻头。