小井眼的窄间隙几何特性决定了小井眼环空压耗大,钻柱偏心、钻柱旋转、钻具接头和井壁粗糙度等对环空压耗的影响有其特殊性,使得常规的水力参数优化设计方法不能完全适用。本文在系统调研了宾汉、幂律、赫-巴三种常用的钻井液流变模式和流变参数确定方法的基础上,推导出了层流流动时赫-巴模式流体的小井眼环空压耗计算方法,结合已有的小井眼紊流压耗计算公式,得到了考虑钻柱偏心、钻柱旋转、钻具接头等因素的赫-巴模式流体小井眼环空压耗计算模型;针对小井眼井壁粗糙度对环空压耗影响较大的特点,设计了窄间隙环空压耗试验,通过对实验数据的分析,对常规的摩阻系数计算公式进行了修正,得到了考虑井壁粗糙度影响因素的环空摩阻系数计算公式;针对小井眼钻井的特性,综合考虑钻井液循环过程中层流和紊流两种流态,得到了适用于小井眼钻井的宾汉、幂律、赫-巴三种流变模式的水力参数优化设计方法,完善了水力参数优化设计理论;编制出了小井眼水力参数设计软件;对现场两口井的实际数据与计算数据进行了对比分析,结果表明,利用本文的水力参数优化设计理论得到的计算结果与现场数据符合较好。