钻井过程占用油气资源开发的大量时间和资金投入,尤其是在世界石油行业处于低迷状态的背景下,研发能够提高深井硬地层破岩效率的新方法和新技术,对提高我国油气资源的钻探效率以及我国石油企业在国际钻探市场的竞争力意义重大。自激震荡旋冲提速技术结合了冲击钻井和脉冲射流技术的双重优势,能够在提高硬岩破碎效率的同时加强井底净化,配套工具具有结构简单、寿命长、性能稳定等特点,在国内多个区域取得了较好的提速效果。但由于不同区域具有不同的地质情况以及工况,因此,自激震荡旋冲技术在某一特定区域使用前,需要对其进行优化设计,以期达到最好的使用效果。本文以新疆油田为目标区域,从“自激震荡冲击技术在新疆油田的适用性分析”、“自激震荡旋冲工具结构优化设计”、“配套钻井工艺参数优化设计”和“现场试验”等四个方面,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了自激震荡旋冲钻井工具在新疆油田的应用。结果表明:自激震荡冲击工具能够产生作用于井底岩石的动静载冲击,降低井底岩石的破碎强度的同时加强了岩石的拉伸破坏;不同尺寸工具存在最优结构,最优结构参数下工具能够产生更大的水力脉动和机械冲击力;工具振荡腔下端面为易磨损部位,对其采用流线型设计、使用硬质合金材料加工并再用碳氮共渗的处理工艺,使工具的抗磨损能力进一步提升;钻压和排量是影响工具使用效果的两个重要因素,其中钻压决定工具产生的冲击力作用于井底岩石的比例,排量决定工具产生的水力脉冲和机械冲击力幅值。在四个井区的12口井的应用结果表明,工具提速效果显著、磨损较低,且对不同地层和钻头具有良好的适应性。本文系统研究了自激震荡旋冲钻井工具,形成了工具结构设计、优化方法以及使用参数的设计方法,为后续深入研究和发展提供了理论依据和指导。