粒子冲击钻井技术利用粒子射流中的高硬度、高研磨性的钢质粒子高速、高频冲击地层破碎岩石,可显著提高在深部硬地层和强研磨性地层的机械钻速。粒子的加入使得钻井液的流动规律发生变化,同时该技术对钻头压降等水力参数有了新的要求,因此有必要对粒子冲击钻井的水力参数进行研究设计。首先理论分析了粒子在钻井液中的受力情况,依据颗粒沉降速度的经验计算公式,在实验测定钢球粒子在钻井液中的沉降速度基础上,整理得出不同粒径和体积分数钢球粒子在钻井液中的沉降速度经验公式,为计算粒子钻井液在环空的最小返速提供依据。此后采用实验方法研究了粒子直径、体积分数对钻井液密度、粘度和滤失量等性能的影响。研究发现:粒子的加入会明显增加钻井液密度,同时随着粒子体积分数的增加钻井液的粘度也增加,并且粒径越小粘度变化的程度越大;钻井液的滤失量随着粒子体积分数的增加而减小,粒子的粒径越小,体积分数对滤失量的影响越大。综合实验结果,得出了粒子直径、体积分数对钻井液密度和粘度影响的关系式。对不同管径下钻井液排量、粘度以及粒子体积分数对钻井液流动摩擦阻力的影响进行了实验研究。结果表明:相同条件下,直径越小的管路流动摩阻越大;粒子体积分数增加,流动摩阻也增加;增加排量,流动摩阻呈指数增长;随着钻井液粘度的增加,管路的流动摩阻增加。各因素中对粒子冲击钻井液流动摩阻压降影响程度由大到小为:排量>粘度>粒子体积分数。基于不含粒子的钻井液流动摩阻压降计算模型,通过粒子参数与钻井液密度和粘度的关系式修正钻井液密度和粘度得到了粒子钻井液的摩阻压降计算模型,该模型计算值与实验测量值较为吻合,表明其可以用来计算粒子钻井液流动摩阻压耗。最后,在得出粒子钻井液流动规律的基础上,根据现场工艺技术要求,形成了粒子冲击钻井的水力参数设计方法,并编制了相应的软件,从而为粒子冲击钻井技术的工程应用提供了理论和技术支持。