Based on analysis of existing compositional and empirical modeling method for density of drilling fluid, a novel density model is developed according to PVT characteristics of drilling fluid, furthermore modeling method is determined in the paper. The new model presents density of drilling fluid is the linear superposition of initial density, a function of temperature, and a function of pressure, i.e. it is linear with both a function of temperature and a function of pressure. The simulated experiment on density characteristics of oil-in-water drilling fluid under high-temperature and high-pressure condition is conducted in-depth. The result shows that the calculated data of model is in high agreement with the measure data, and its correlation coefficient is higher than the empirical model’s, which illustrates that the new model can more accurately predict the variation of density with temperature and pressure. This research provides a theoretical support of calculating and controlling accurately bottomhole pressure in the process of drilling.

本文根据不同条件下的实验结果对线性空隙率波动理论进行了分析和讨论，指出由于多相流动的复杂性，线性波动理论在描述气液两相流空隙率波动及其不稳定性面存在着的局限性。通过空隙率波的测量和非线性分析说明，泡状流“失稳”时是一个混沌动力系统。利用Grassberg的计算方法，计算了泡状流失稳前后空隙率波时域信号的关联维数D2和关联熵K2泡状流失稳时关联维数D2＝2.39，关联熵为0.207。采用了wdlf的方法得到了时间序列最大Lyapunov指数，泡状流失稳时得到的最大Lyapunov指数为0.395。

在围压实验架上模拟井下条件进行了围压、射流压力、横移速度、喷距和磨料浓度等参数对磨料射流切割影响规律的实验。结果表明，在0.5～1MPa围压下，切割效率最高；高射流压力、低横移速度小、喷距时切割效率较高；磨料浓度在30%～35%时切割效率最佳。建立了围压条件下的切割模型，从而为磨料射流用于井下套管切割的工业应用奠定了理论基础。

考虑到深井、超深井中井底围压对射流流场有一定的影响，建立了井底受限射流流场的物理模型。采用к-ε模型，并对模型的主要系数进行了优选，用有限元方法对围压条件下井底受限射流的流场进行了数值模拟。给出了高围压条件下射流轴心动压力、径向速度和轴心线上湍流动能等流场参数分布，并与零围压条件下淹没自由射流的参数进行了比较，得出了高围压条件下受限射流轴心动压力衰减规律的数学模式，进一步完善了钻井水力参数设计的理论和方法。

对高压水射流破岩钻孔的试验结果、岩石内孔隙流体的运动规律以及水射流破岩过程中的能量分布变化趋势进行了分析对高压水射流破岩钻孔过程进行了系统的研究。研究结果表明高压水射流破岩钻孔过程分为两个阶段，初期以应力波作用为主，形成岩石损伤破坏的主体，后期以射流准静态压力作用为主，主要是使岩石孔眼直径扩大。水射流破岩钻孔过程中射流和岩石的相互作用以界面耦合为主水射流的冲击载荷在岩石内产生的应力波和射流准静态压力共同作用使岩石破碎，其中应力波的作用占主导地位。