高压水射流技术的钻进速度快,成本低,钻进过程中无火花,可以有效解决我国煤层气开采中成本高、对储层污染严重等难题。目前高压水射流煤层钻孔的现场应用比较多,但是关于高压水射流破煤岩效率的影响因素方面的研究仍不够完善。这是由于煤岩非均质性较强,容易发生垮塌,因此利用真实煤岩进行高压水射流煤层钻孔室内物理模拟方面的研究成果较少,而且绝大部分是利用水泥、沙、煤粉按一定比例配制成的型煤进行的研究,所配制成的型煤与真实煤岩差距大,难以准确的反映高压水射流煤层钻孔的真实情况。另外,磨料射流技术虽然目前也被应用到了煤层的钻孔中,但是没有学者对磨料浓度这一关键射流参数对煤层钻孔的影响规律作深入的研究。针对上述问题,本文在前人研究成果的基础上,基于高压水射流技术理论,综合利用石油与天然气工程、机械工程、工程流体力学、岩石力学等领域的知识,对高压水射流破煤岩过程进行了仿真,且研制出了适合于室内模拟高压水射流破煤岩的实验装置,并通过实验对多因素影响条件下高压水射流煤层钻孔深度和孔径进行了分析。主要取得了以下成果:(1)模拟出了破碎坑形成的演化过程,弄清了煤岩体的破碎过程及导致其破碎的主要原因。(2)研制出了适合于室内模拟高压水射流破煤岩的实验装置,提高了前混式磨料射流系统的控砂精度。(3)得到了高压水射流在煤层中所形成孔的形态特征,对现场井壁支撑工具下入的参数设计具有一定的指导意义。(4)得出了各因素对高压水射流破煤岩效率的影响规律,并以孔径和孔深为目标函数得到了一组最佳射流参数组合,为现场高压水射流煤层钻孔的施工参数设计提供了设计依据。