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,尤其是近十年进步最快.使用寿命和钻速两个性能指标,它们最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最直接的方法.
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.最近十年来,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.
牙轮钻头具有良好的结构特点：
1. 牙轮钻头具有滚动密封轴承结构，圆柱滚动体置于牙轮体凹槽内，加大了轴颈尺寸，在使用中具有更好的性能。
2. 在牙轮钻头止推轴承副表面分别进行减磨处理及硬化处理，减少钻头的摩擦力，保护钻头的抗硬化能力。
3. 采用可耐250°C高温、抗磨损的新型润滑脂。
4. 采用可限制压差并防止钻井液进入润滑系统的全橡胶储油囊，为轴承系统提供了良好的润滑保证。
牙轮钻头是一种减速钻头，即牙轮的转速要比钻头的转速要小，主要以刮削破碎岩石，适应于高转速、高钻压下的老井开窗侧钻、老井加深等小井眼钻井作业，在钻井中发挥重要作用。牙轮钻头的优势在于：应用领域比较广，不但适用于侧钻井施工，而且可在中深井中使用，在钻井中展现重要优势。
工作扭矩比PDC钻头在相同钻压和地层的条件下更低，可减少小尺寸钻具胀扣问题，避免井下事故。 牙轮钻头兼有三牙轮钻头和PDC钻头的优点，又分别弥补了二者的不足，比三牙轮钻头更适用于强度和塑性同时都大的地层，同时也能适用于PDC钻头难于对付的硬夹层和其它复杂地层。
