喷射钻井的实践和理论研究表明,喷射钻头不仅靠牙轮进行机械破岩,钻头喷嘴还是一个水力机械,高速射流的水力能量不仅能净化井底的岩屑,还具有直接破碎岩石的冲蚀作用。文中以基础流体力学理论和流场模拟来分析喷嘴的水力性能,建立不同结构喷嘴的CFD模型,对比分析各型喷嘴的水力性能,为牙轮钻头上喷嘴的选用与设计提供了理论依据。

断扣是连接螺纹失效的主要形式之一，导致井下事故时有发生，严重影响钻进过程。基于某公司发生的钻头连接螺纹断裂现象，从理论上分析连接螺纹的受力情况，还原事故发生的过程，推断螺纹断裂的原因，分析失效的基本原理，并通过有限元方法予以验证。最终得出该断裂现象发生的主要原因是钻具螺纹端面未顶紧钻头止扭台肩，导致连接螺纹牙根部集中应力过大。该结论为推荐上扣扭矩提供理论依据。

复合钻头是近年来针对深部难钻地层提速开发的一种具有全新破岩理论的钻头。介绍了复合钻头理念诞生、产权竞争及工业化应用等几个阶段的发展历程,深度剖析复合钻头结构特征与几何学、运动学的数学分析模型,并以此为基础讨论复合钻头破岩机理。通过国内外典型应用案例分析,体现复合钻头在复杂难钻地层中的提速能力和经济效益。结果表明：在含砾、软硬交错、研磨性强等复杂地层中,复合钻头钻速同比提高30%以上,部分极难钻地层提速达100%,每米钻进成本节约40%以上。最后分析PDC-牙轮复合钻头下一步工作思路,为后续研究提出建议。

在钻井过程中,钻柱振动是影响机械钻速和提高进尺最为显著的因素之一,不仅如此,钻柱振动会使钻进过程风险增加,作业成本提高,并且可能给钻进过程带来很多困难,其一直是困扰石油行业的一个关键问题。为了减少钻柱振动,业界做了多种研究,已研发出多种新型钻柱减振工具,如防失速工具（AST）、V-Stab、NeoTork、Active Vibration Dam per等,文中重点介绍了这些工具的技术现状、结构和性能,对国内钻柱减振工具研究具有一定的借鉴作用。

介绍了螺纹牙强度校核理论计算模型和常用的螺纹连接有限元仿真方法。以3-1/4-6SA螺塞为例,提出了一种新的螺纹件分析仿真方法,即去除非工作螺纹始端和末端,避免接触计算,使用柱坐标显示螺纹牙剪切应力和弯曲应力。分析结果与理论计算相对误差分别为5.40%和39.28%,为螺纹牙强度校核提供了一种新思路。