随着钻探新技术的发展，开发深井和超深井技术要求钻头尺寸小型化，由于单牙轮钻头具有三牙轮钻头和PDC钻头的优点，同时又弥补了二者的不足。因此，单牙轮钻头是小井眼钻井的重要选择。但是目前油田上使用的球形单牙轮钻头由于牙齿先期磨损严重，影响了钻头的机械钻速和寿命。因此应针对不同性质的岩石设计符合其破岩特点的单牙轮钻头。 针对以上问题设计了一种复锥面异形牙轮单牙轮钻头，为了研究设计的钻头结构是否合理、钻头的井底破岩效果、钻头的井底流场特性等问题，对试验钻头进行了一系列的分析。分析方法是在Pro/E中对试验钻头进行运动模拟，得到不同结构参数和传动比的钻头运动的数据文件，然后进入用Visual Basic高级语言编制的异形牙轮单牙轮钻头分析软件中，计算出钻头的井底轮廓曲线，并绘制钻头井底轨迹和牙齿刮切井底的速度曲线。为了分析钻头的井底流场特性，针对钻头的结构设计了五种流道形式和喷嘴组合方式，并分别进行了模拟和分析，最终选择了一种比较理想的喷嘴布置方式。