Quá trình khoan của mũi khoan khoan là một quá trình cơ học phức tạp liên quan đến hoạt động hiệp đồng của nhiều nguyên lý vật lý. Khi giàn khoan quay ống khoan, mô-men xoắn được truyền qua ống khoan đến mũi khoan khiến mũi khoan quay. Đồng thời, giàn khoan tác dụng áp lực dọc trục thông qua các phương tiện thủy lực hoặc cơ khí, đẩy mũi khoan vào sâu hơn trong hệ tầng.
Dưới tác động kết hợp của chuyển động quay và áp suất, các cạnh cắt của mũi khoan cắt thành hình, phá vỡ đá và đất thành những mảnh nhỏ. Các mảnh đá vụn sau đó được các lưỡi xoắn ốc đưa lên trên dọc theo kênh xoắn ốc và cuối cùng được thải ra khỏi hố. Quá trình này tương tự như việc một chiếc vít được đóng vào một miếng gỗ, ngoại trừ việc mũi khoan của máy khoan lớn hơn và chịu các lực phức tạp hơn.
Thiết kế của các lưỡi xoắn có tác động quyết định đến hiệu quả loại bỏ phoi. Góc lưỡi quá nhỏ có thể dẫn đến khả năng loại bỏ phoi kém và khiến mũi khoan bị kẹt; góc quá lớn sẽ làm tăng mức tiêu thụ điện năng và giảm hiệu quả khoan. Vì vậy, các kỹ sư cần tối ưu hóa thông số lưỡi cắt dựa trên đặc điểm của hệ tầng để đạt được kết quả khoan tốt nhất.
