随着油气田开发难度增加,水平井钻井技术应用越来越广泛,然而由于水平井井眼轨迹的特殊性导致水平段钻压难以施加,形成“拖压”问题,严重影响钻井时效和钻井安全。因此,提高水平段钻压对于解决拖压问题至关重要。国内外提出了两类井下液压传动工具来解决拖压问题,其中,以滑动式加压的有连续管减摩器和水力加压器,以旋转式加压的有液压冲击器。滑动式加压存在易在水平段的下井壁堆积岩屑床的问题,而旋转式液压冲击器存在结构设计复杂,应用成本高的问题。本文继承前人研究,结合了滑动加压和旋转加压两类井下液压传动工具的优点,以机械工程、水力学和振动学相关理论为基础,设计了一种新型的旋冲式CZ型水力加压器,该工具由多级增压缸串联构成,外部有旋转滚珠,末级活塞缸设计安装弹簧。使得工具在工作过程中既能以旋转形式带动水平段的岩屑顺利返排,又能通过弹簧和活塞回程起到吸振作用,减缓了钻柱的振动,保证了钻头施加钻压的平稳性。最后,在设计了三种不同级数的CZ型水力加压器的基础上,研究了CZ型水力加压器的对钻头的吸振理论,给出了CZ型水力加压器和钻头振动关系式并进行求解;同时研究活塞的纵向振动和活塞杆的运动规律。通过实例计算结果表明,CZ型水力加压器提高的钻压增量可超过原钻压的10%,有效提高了水平段钻进效率。