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。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。
石油钻井和地质钻探中应用最多的还是牙轮钻头。牙轮钻头在旋转时具有冲击、压碎和剪切破碎地层岩石的作用，所以，牙轮钻头能够适应软、中、硬的各种地层。特别是在喷射式牙轮钻头和长喷嘴牙轮钻头出现后，牙轮钻头的钻井速度大大提高，是牙轮钻头发展史上的一次重大革命。牙轮钻头按牙齿类型可分为铣齿（钢齿）牙轮钻头、镶齿（牙轮上镶装硬质合金齿） 牙轮钻头；按牙轮数目可分为单牙轮钻头、三牙轮钻头和组装多牙轮钻头。国内外使用最多、最普遍的是三牙轮钻头。
牙轮钻头是石油钻井的重要工具，其工作性能的好坏将直接影响钻井质量、钻井效率和钻井成本f1。三牙轮钻头设计大多是根据实践经验，结合试凑的方法，反复进行设计与计算，因而设计精度低、周期长，难以提高设计质量，而且每次计算只能设计出一个钻头，效率低。因此，开发出一套三牙轮钻头CAD系统，实现三牙轮钻头的参数化绘图就显得非常必要。1系统的总体设计三牙轮钻头参数化绘图系统采用功能模块化的编程方法，把整个系统分为四大功能模块：用户界面管理模块、钻头齿面结构设计模块、数据库管理模块、参数化绘图模块。用户界面的设计，采用内嵌于AutoCAD的VBA二次开发工具实现。用户通过用户界面模块输入三牙轮钻头设计的相关参数，实现人机信息交流。钻头齿面结构设计模块的主要功能是根据三牙轮钻头设计理论完成复杂的三牙轮钻头设计数据计算。数据库管理模块是由Access 2003以数据表格的形式建立的数据库。
