粒子冲击钻井技术是一种专门针对深井硬地层的钻井技术,它改变了切削地层的方法,提高了能量的利用率。然而在钻井过程中,钻井液回流问题直接影响到钻头的正常工作。回流的钻井液带着粒子堆积在钻头之上,会损坏钻头,大大缩减钻头的使用寿命,进而增加钻井成本。因此设计一个适用于粒子冲击钻井的流体控制装置是十分必要的。本文从粒子冲击钻井的工艺原理及流程研究入手,分析了钻柱内压力分布,为装置的设计及强度校核提供数据支持;并研究了粒子冲击钻井中钻井液回流特性,为下一步流体控制装置设计提供理论支持。结合现有止回阀的工作原理,本着“钻井过程中,当泵工作时,装置处于开启状态,钻井液可以从钻柱通过流体控制装置流向钻头;当泵停止工作时,装置自动进入关闭状态,钻井液不能通过该装置回流”的设计理念,设计出以地面泥浆泵的工作状态为装置开启/闭合条件的流体控制装置。应用AutoCAD、Pro/ENGINEER Wildfire等软件对流体控制装置的结构进行了设计,并对装置的关键部件进行了强度校核。通过校核得出,前面对流体控制装置主要结构的设计是可行的。运用Pro/ENGINEER Wildfire软件机构(Mechanism)对设计的结构进行了运动仿真,实现了运动学动力学分析及装配干涉、运动协调性的验证,证明了流体控制装置可以实现以地面泥浆泵的工作状态为装置开启/闭合条件的可行性。在上述研究成果基础上,完成了零件加工图纸以及整体装配图纸的绘制等工作。