随着全球范围内油气资源勘探开发程度日益加剧，钻井技术朝着水平井、大斜度井、大位移井等定向钻井领域发展，常规成熟的滑动导向钻井方法基本满足了勘探开发的需求。但是定向钻井过程中会遇到大量钻进难题，如摩阻扭矩大、钻压传递困难、钻进效率低等，减摩降扭技术一直是钻井界和学术界非常关注的问题，研究重点集中在井眼轨迹控制、钻井泥浆润滑性、井眼清洁方法、专用减摩降扭工具研制、高强度钻具研发等方面。国内外研制了很多种专用的减摩降扭工具，经过相关技术调研，文中介绍了几种机械式的减摩降扭工具，如威德福滚子减阻器、降摩阻短节、连续管减摩器、轴向振荡减阻器等，有的工具已经系列化生产并在很多钻井工程中得到了成功应用，有的工具则还处在理论研究阶段或试验阶段，不同的定向钻井类型，有不同的专用工具，种类层出不穷。但已经得到推广应用的产品都是国外钻井公司研发生产的，如Agitator轴向振荡减阻器，国内钻井工程使用该工具就要购置、租赁或者雇佣其技术服务，费用极其昂贵，大大增加了钻井成本，因此国内各大钻井研究机构都在加大力度进行专用减摩降扭工具的自主研发。而射流式冲击回转技术是我国具有自主知识产权的独特技术，本文从射流式冲击器的工作性能、模拟仿真技术、测试技术、试验应用等方面对该技术进行了全面调研。针对定向钻井中的减摩降扭问题，结合振动减摩阻技术和射流式冲击回转技术，研制了一种专用的减摩降扭工具射流式水力振荡器，其结构由上部的轴向振动短节和下部的射流式压力脉冲短节组成，基本原理是利用脉冲压力产生轴向振动力，加入井底钻具组合，改善井内钻柱与井壁或套筒之间的摩擦条件，起到减摩降扭的作用，提高钻进效率，增强钻压传递能力，促进井眼轨迹的延伸，加大井眼的资源开发能力。本文的研究重点主要围绕射流式水力振荡器的设计理论分析、数值模拟计算和试验研究，具体的研究内容与结论如下：1.调研了减摩降扭技术和射流式冲击回转技术的发展现状和应用前景，以及研发射流式水力振荡器的必要性和关键技术问题，完成了射流式水力振荡器的图纸设计、工作原理分析、CFD数值模拟计算、样机加工及两次地面试验。2.对射流式水力振荡器进行CFD数值模拟计算，尤其是对压力脉冲短节进行了流体参数的分析，详细描述了数值模拟计算步骤，包括湍流模型选择、算法选择、计算域网格模型的建立、初始条件和边界条件的定义、动网格技术、滑移网格技术、用户自定义函数（UDF）、时间步设置等。通过CFD数值模拟计算，监测到了工作中射流元件的附壁切换的过程、活塞的往复运动过程以及活塞杆在节流盘锥形孔中的往复运动过程，得到了不同输入流量条件下射流式水力振荡器的工作参数变化情况，并着重研究分析了射流式压力脉冲短节的压力参数变化情况。3.通过两次地面试验，在不同输入流量条件下射流式水力振荡器均能稳定可靠的工作，利用数据采集系统采集记录了射流式压力脉冲短节上4个测点的压力数据和轴向振动短节上1个测点的位移数据，重要的是验证了该技术的原理可行性。4.射流式水力振荡器的振动位移和工作频率已经达到了该工具的设计要求，但是工作压力降参数偏高。5.有无节流盘结构对射流式水力振荡器的正常工作没有影响，但是节流盘的存在与否会影响射流式水力振荡器的工作参数，其中无节流盘结构的射流式水力振荡器的工作压力降较低。6.工作压力降和工作频率与输入流量基本呈线性关系。而振动位移与输入流量则不是简单的变化关系，在输入流量小于14L/s时，振动位移值较小，小于3.2mm，而当输入流量大于等于14L/s时，振动位移值较大，大于5.5mm，但是输入流量为16L/s时，振动位移值却小于14L/s的位移值。综合分析可知，14L/s应该接近于Φ120mm射流式水力振荡器工作的最佳输入流量，振动位移最大，工作压力降适中。本文的主要创新点包括：1.设计研制了一种用于水平井、大斜度井、大位移井等各种定向钻井中专用的减摩降扭工具射流式水力振荡器，将振动减摩技术和射流式冲击回转技术结合在一起，起到改善钻压传递，提高钻进效率的作用。2.以往射流式液动冲击器工作参数的研究重点是冲击末速度、冲击功、冲击频率及射流元件的参数，而射流式水力振荡器工作参数的研究重点是工作压力降、工作频率及活塞运动在射流元件入口处产生的脉冲压力值。3.在CFD数值模拟计算方面，引入FLUENT软件中的滑移网格技术中的Interface设置，这一功能主要用来处理动态流体区域与静止流体区域之间存在的交界面，用该技术来模拟活塞杆下端在节流盘锥形孔中的往复运动。4.采用数据采集系统记录射流式水力振荡器的压力和振动位移数据，深入分析研究得到了该工具的工作压力降、工作频率及振动位移等参数随流量的变化规律。目前，射流式水力振荡器技术只是在地面试验中验证了其原理可行性，该技术的推广应用还需要在很多方面进行深入的研究，其工作参数如工作压力降、工作频率、振动位移等都具有很大的改善和优化空间，有待于日后进一步深入全面的研究。