当今,深穿透水力射孔技术是油田完井工程中增产、增注,提高原油采收率的一项新技术,由于此技术尚未完善,中国大部分油田仍采用普通射孔技术.随着计算机辅助工程(CAE)技术的发展应用,为开发研究高性能的深穿透水力射孔工具提供了技术手段.该课题在研究深穿透水力射孔工具的基础上重点完善射孔冲头的结构,它是深穿透水力射孔工具的关键部件,直接关系到射孔的成败,其结构复杂,性能及可靠性要求很高.该课题的研究结论,为中国的石油天然气田的开采及设备的现代化改造,提供了一定的理论依据.该文围绕深穿透水力射孔工具、新型冲孔冲头结构、冲头强度分析、井下套管强度分析、旋流切割岩石、冲孔过程的动态仿真几方面进行深入研究.建立了冲孔冲头的三维模型,在此基础上,运用有限元理论,对冲孔冲头的力学性能,井下套管的强度进行了有限元分析,并对冲孔冲头的剪切破坏性能进行了力学实验,得到了一些有价值的结论.优化冲孔冲头的结构设计,并针对应用此冲头的井下套管进行了布孔方案的分析,最终得出了较为合理的射孔布孔方案.另外,对套管的破孔过程进行了动态仿真.这些研究成果有助于指导中国油气田应用此项新技术,促进中国石油工业的更大发展.