煤层气的开发利用可有效缓解对常规天然气资源的依赖,对改善我国的能源供应结构起到积极作用。由于煤层气是以吸附的形态存在于储层中,因此,如何提高煤层气采收率成为工程师们关注的焦点,而套管开窗径向水平井技术为煤层气的高效开发提供了技术保证。　　 本文结合煤层气开发领域中的套管开窗径向水平井技术,设计了一种自进式水力喷射钻头,结合数值模拟手段分析了喷射钻头的流场分布,并以此为依据优化了钻头前后喷嘴直径、喷嘴倾角以及前喷嘴定位圆直径等关键参数。　　 室内破岩实验表明:喷距增大导致水力喷射钻头在岩石上的破碎孔洞平均直径增大、平均深度及破岩体积减小,同时对钻头轴线方向上的岩石破碎能力减弱;钻头前喷嘴担负主要的破岩功能,前喷嘴直径越大,破岩效果越好;泵压增加导致岩石破碎孔洞平均直径、平均深度及破岩体积均增大;随着喷射时间的增大,破岩效果增强,但当喷射时间大于60s后,钻头破岩平均直径、平均深度及体积的增幅明显减缓。本实验条件下,前喷嘴直径1.1mm,喷嘴倾角30°,后喷嘴直径1.0mm,喷嘴倾角55°的水力喷射钻头的破岩效率最高且自进距离最大。