牙輪鉆頭是使用廣泛的一種鉆井鉆頭。牙輪鉆頭工作時切削齒交替接觸井底，破巖扭矩小，切削齒與井底接觸面積小，比壓高，易于吃入地層；工作刃總長度大，因而相對減少磨損。牙輪鉆頭能夠適應從軟到堅硬的多種地層。

牙輪鉆頭作為一種鉆削巖層的工具已被廣泛應用，鉆頭性能的顯著改進直接降低鉆井成本，尤其是近十年進步快。使用壽命和鉆速兩個性能指標，它們確定鉆頭影響鉆井成本的程度。提高鉆頭的機械鉆速和使用壽命是降低鉆井成本的有效途徑，有資料證實，鉆速的改進比鉆頭壽命的改進對降低鉆井成本的影響更大，其中鉆頭切削結構的改進是提高鉆頭的機械鉆速直接的方法。很長時間以來，人們對切削結構的改進主要集中于主切削齒結構，例如在硬質合金齒結構方面，人們先后發明了楔形齒、勺形齒、偏頂勺形齒、等磨損齒等等。人們逐漸認識到保徑結構也對鉆頭機械鉆速和壽命有較大影響，尤其在大斜度井和水平井應用的鉆頭要求具有合理的保徑結構，許多新型保徑結構被研究開發出來并應用到牙輪鉆頭上取得了良好的效果。

從鉆頭廠商和研究機構在三牙輪鉆頭保徑結構研究應用動態可以看出，人們逐漸認識到保徑結構對鉆頭機械鉆速和壽命有較大影響，尤其在定向井和水平井應用的鉆頭影響更大，研究開發的新型鉆頭保徑結構在牙輪鉆頭應用中取得了好的效果。鉆頭保徑結構從被動保徑發展到主動保徑，保徑材料從低耐磨材料發展到高耐磨的復合材料，鉆頭保徑結構和材料的改進大大提高了鉆頭性能，鉆頭軸承也采用了比瑟奴特種油脂，B.GREASE-310/S 三牙輪鉆頭高溫潤滑脂是合成的二合一式潤滑脂/密封脂，采用新一代全合成基礎油，并添加了極壓、抗磨、抗氧化、防銹劑等多種添加劑精制調配而成。設計用于油氣田高溫牙輪鉆頭軸承的密封和潤滑。進一步提高了鉆頭的機械鉆速和壽命。良好的耐高溫性能，抗剪切安定性，可防止潤滑脂在強剪切力和高溫下流失；優異的抗磨性和極壓性，可承受強的沖擊載荷和來自牙輪鉆頭任意方向的壓力； 良好的密封性能，能自動形成密封層以阻擋水份及粉塵污染物；*的抗水性，當密封圈損壞時，不會因水和鉆井液進入而造成分解和稀釋；與多種橡膠接觸兼容性良好，不會導致 O 型圈收縮與膨脹，不會引起老化及爆裂。廣泛用于橡膠與橡膠、金屬與橡膠，如：機械密封；旋轉環和靜止環、0型橡膠圈、骨架油封、苛刻條件下運行的高溫重載軸承，尤其適用于密封或半密封軸承的終身潤滑；適用于石油、天然氣勘探開發及地質勘探鉆井用牙輪鉆頭的滑動、滾動密封軸承的潤滑。國內外在保徑結構及材料研究方面有一定差距，國內相關鉆頭研究機構和廠商應進一步加強對保徑結構及材料的研究，尤其注重在鉆頭中研究應用一些主動保徑結構，進一步提高國產牙輪鉆頭性能，為鉆井用戶提供適應鉆井新工藝的鉆頭。目前國內一些廠家已經開始進一步改善，采用浮動軸承結構，浮動元件由高強度、高耐溫性、高耐磨性特點的新材料制成，表面經固體潤滑劑處理。在降低軸承副相對線速度的同時，減少摩擦面溫升，能有效提高高鉆壓或高轉速鉆井工藝條件下的軸承壽命和軸承可靠性。采用高精度的金屬密封。金屬密封由一副精心設計加工的金屬密封環作為軸承軸向動密封，橡膠供能圈分別位于牙掌和牙輪密封區域內作為靜密封，優化的密封壓縮量確保了兩個金屬環密封表面始終保持良好接觸。

鋼球牙輪，適應高轉速。采用可限制壓差并防止鉆井液進入潤滑系統的全橡膠儲油囊，為軸承系統提供了良好的潤滑保證。采用可耐300°C高溫 B.GREASE-310/S 三牙輪鉆頭高溫潤滑脂。鑲齒鉆頭采用高強度高韌性硬質合金齒，優化設計的齒排數、齒數、露齒高度和*的合金齒外形，充分發揮了鑲齒鉆頭高耐磨性和優異的切削能力。鋼齒鉆頭齒面敷焊新型耐磨材料，在保持鋼齒鉆頭高機械鉆速的同時，提高了鉆頭切削齒壽命。

石油鉆井和地質鉆探中應用多的還是牙輪鉆頭。牙輪鉆頭在旋轉時具有沖擊、壓碎和剪切破碎地層巖石的作用，所以，牙輪鉆頭能夠適應軟、中、硬的各種地層。特別是在噴射式牙輪鉆頭和長噴嘴牙輪鉆頭出現后，牙輪鉆頭的鉆井速度大大提高，是牙輪鉆頭發展史上的一次重大革命。牙輪鉆頭按牙齒類型可分為銑齒（鋼齒）牙輪鉆頭、鑲齒（牙輪上鑲裝硬質合金齒） 牙輪鉆頭；按牙輪數目可分為單牙輪鉆頭、三牙輪鉆頭和組裝多牙輪鉆頭。國內外使用普遍的是三牙輪鉆頭。