随着我国石油行业的发展,油田的油气储量有限,越来越多的油田开采效率逐年降低,开采难度增大,老井、枯竭井的数量逐步上升,导致开采成本也越来越大,因此,提高采收率成为解决油田稳定发展的当务之急。而自进式径向水平井钻井技术是利用高压水射流进行破岩,在水平段钻取多个径向分支井眼的钻井技术,是开采低渗透油气藏以及提高枯竭井产量的重要方式之一,而其延伸能力是影响钻井钻头设计和油气增产效果的重要因素。国内外学者分别对径向水平井钻井技术的自进机理以及延伸能力这两个关键问题进行了研究,但对于延伸能力预测模型以及钻头结构参数优化缺乏相关的理论研究与预测评价。本文以径向水平井的自进式射流钻头和高压软管作为主要研究对象,分别从理论研究、数值模拟、试验评价三个方面展开对比研究,分析二者的受力情况,完善了钻头自进力计算模型,建立了径向水平井延伸能力预测模型,分析了其延伸能力的影响规律,并在此基础上优化了钻头结构参数,验证了延伸能力预测模型的准确性和现场应用的可行性。主要研究内容如下:(1)调研分析前人的理论研究,建立了径向水平井延伸能力预测模型并分析排量、井壁摩擦系数、高压软管管径以及流量比对延伸能力的影响规律。研究表明:排量与极限延伸长度成正相关,井壁摩擦系数和高压软管管径与极限延伸长度成负相关。并通过算例分析得到了前后向喷嘴流量比的最优取值范围,其值为0.2～0.3。(2)利用数值模拟的方法,建立了径向水平井钻头物理模型,分析了钻头参数对自进力的影响规律。研究表明:径向水平井自进力大小与前向喷嘴个数以及后向倾斜角成负相关,与后向喷嘴个数以及前向倾斜角成正相关。为确保径向水平井钻头的破岩能力以及清岩能力,优化了钻头的结构参数,并利用前后向喷嘴流量比公式进行运算,运算结果符合流量比最优范围,验证了钻头优化参数的准确性,并利用前向喷嘴直径优选试验验证了前向喷嘴直径优化值的准确性。(3)利用高压水射流试验测试径向水平井钻头的自进力,通过四种钻井介质所测出的数值对比径向水平井自进力计算模型,验证了径向水平井延伸能力预测模型的准确性以及现场应用的可能性,可为径向水平井钻井延伸能力提供理论及试验支持。通过本文研究,为径向水平井延伸能力的影响因素分析奠定了理论支撑,也为径向水平井延伸能力预测以及射流钻头结构参数优化提供了依据,这对预防径向水平井现场钻井风险、降低开采成本、提高采收率具有重要的指导意义。