页岩气作为一种清洁能源,近年来受到了越来越广泛的关注。然而,在页岩气水平井钻井中通常会遇到机械钻速低、携岩困难、托压严重、钻井周期长、工程成本高等技术难题。射流磨钻头,作为一种新型的PDC钻头,为解决页岩气钻井提速问题提供了一种新工具与新技术。本文首先对PDC钻头水力结构的研究方法和研究现状进行了调研,然后从模拟实验和数值模拟两个方面对射流磨钻头的水力结构进行了优化分析与设计研究。模拟实验对射流磨钻头的井底降压和钻屑粉碎的两个主要功能进行验证,发现在特定的实验条件下,井底降压效果显著,但高速射流的钻屑粉碎效果不明显。在数值模拟之前,首先对射流磨钻头的物理模型进行优化,重点研究在不同喷嘴搭配下,流量比对井底降压效果的影响。通过数值模拟分析,发现在流量比为1.2时能达到最佳的井底降压效果。本文对射流磨钻头的优化设计与工程应用具有参考意义。