国内许多油气田的开采对象具有埋藏超深、高温、高压、甲烷含量高以及井眼直径小等特点。随着油气开采不断深入,许多油田都进入了开采的中后期,由于井内落物等原因造成的大修井作业逐年增多。超深小尺寸井眼出现以上问题后进行修井打捞时由于小井眼环空间隙小,处理难度大,常规修井工具受到井眼尺寸以及工具强度的限制无法满足打捞要求,所以目前针对超深小尺寸井眼的打捞都是先下入套磨铣工具处理井底落鱼,然后再下入打捞工具打捞处理落鱼产生的碎屑从而完成针对超深小尺寸井眼的修井并恢复生产。上述处理方法虽然可以实现修井,但修井周期长,成本高。针对以上问题,本文研制一种满足超深小尺寸井眼环境工况要求的磨铣打捞一体化工具,设计该工具主要是为了处理井底体积不大的落物。本工具可以实现在超深小尺寸井眼内磨铣打捞一趟钻联作,利用修井液在工具内形成局部反循环的机理收集井底碎屑,该工具可以减少起下钻次数从而提高打捞效率,缩短修井周期。本文首先对磨铣打捞器中用于形成高速射流的喷嘴结构型式进行了研究,从常用的三种喷嘴结构中选择出形成高速射流效果最佳的喷嘴结构形式。在确定了最合适的喷嘴结构型式后采用正交试验方法研究了影响喷嘴性能的结构参数,并以喷嘴产生高速射流的性能为目标、尺寸为约束优化了喷嘴结构参数。在确定喷嘴结构型式以及参数后,提取套管内壁与工具之间的环空流道以及工具内部流道并进行简化,然后在井底区域设置固相颗粒模拟井底碎屑以及小尺寸落鱼。随后进行固液两相流数值仿真模拟,以数值模拟所得到的环空以及工具内部流体的压力、速度分布云图为依据,分析设计该工具实现打捞机理的可行性以及影响该工具打捞性能的部分因素。同时,根据计算结果分析模拟不同时步下井底碎屑在修井液的冲击作用下在工具内的分布状况,直观展现该装置在井下的打捞过程,验证了工具的可行性。在确定设计工具的打捞机理可行性后对可能影响该工具打捞性能的各项参数进行研究,主要分为结构参数以及工况参数两大类,其中结构参数分为喷嘴个数、喷嘴布置角度、碎屑收集腔长度;工况参数分为入口流量、环境温度、环境压力。针对上述六种参数分别采用控制变量法进行研究,进行对比分析后分别选出最优喷嘴个数以及喷嘴布置角度,确定了碎屑收集腔长度、入口流量、环境温度、环境压力变化时对工具打捞性能的影响。同时针对不同三种规格的碎屑收集腔,确定了各规格碎屑收集腔的可用范围。为后续制作该工具样机以及投入实际生产使用提供一定的参考依据。