一種鉆頭包括具有切削齒的鉆頭主體,以及固定在所述鉆頭主體上的大體上圓柱形滾動元件。所述滾動元件從所述鉆頭主體突出以接合地質(zhì)地層。可以對所述滾動元件的位置和定向進行選擇,使得所述滾動元件的外表面維持與所述地質(zhì)地層的多點接觸,以在期望的最小切削深度下平衡作用于所述滾動元件的操作力。可以使作用于所述滾動元件的力矩最小化,進而防止損壞所述鉆頭。一種用于配置所述滾動元件的方法可以包括:計算沿著由所述圓柱形主體界定的徑向間隔的每個點的臨界切削深度;改變設(shè)計變量;以及重新計算所述臨界切削深度,直到在所述間隔的期望的最小切削深度下存在沿著所述滾動元件的至少三個接觸點為止。
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