El procés de perforació d'una broca de barrena és un procés mecànic complex que implica l'acció sinèrgica de múltiples principis físics. Quan la plataforma de perforació gira el tub de perforació, el parell es transmet a través del tub de perforació a la broca, fent que la broca giri. Simultàniament, la plataforma de perforació aplica pressió axial mitjançant mitjans hidràulics o mecànics, empenyent la broca més profundament a la formació.
Sota l'acció combinada de la rotació i la pressió, les vores de tall de la broca tallen la formació, trencant la roca i el sòl en petits trossos. Els talls de roca trencats són transportats cap amunt al llarg del canal helicoïdal per les fulles helicoïdals i, finalment, es descarreguen fora del forat. Aquest procés és similar a un cargol que s'introdueix en una peça de fusta, excepte que la broca de la barrena és més gran i està sotmesa a forces més complexes.
El disseny de les fulles helicoïdals té un impacte decisiu en l'eficiència d'eliminació d'encenalls. Un angle de fulla massa petit pot provocar una mala eliminació d'encenall i fer que la broca s'encalli; un angle massa gran augmentarà el consum d'energia i reduirà l'eficiència de la perforació. Per tant, els enginyers han d'optimitzar els paràmetres de la fulla en funció de les característiques de la formació per aconseguir els millors resultats de perforació.
