射孔作业过程中高速射流侵彻套管-水泥环-地层组合体，在导致水泥环本体损伤的同时也会造成套管-水泥环界面的胶结损伤，容易引发井筒内的流体沿着套管-水泥环界面发生窜流，进而严重缩短油气井的生命周期。采用流固耦合方法建立了射孔弹爆炸后高速射流侵彻套管-水泥环-地层的数值模型，分析了侵彻过程中套管-水泥环胶结面损伤动态演化规律，研究了不同水泥环材料参数（剪切模量）、内聚力单元参数（断裂能）以及套管类型对胶结面损伤面积和最大损伤半径的影响规律。研究结果表明，随着射流侵彻的进行，套管-水泥环胶结面出现了损伤且范围不断扩大，当射流侵入到地层后损伤面积达到最大值。随着水泥环剪切模量或断裂能的不断增加，胶结面的损伤程度不断减小，增加井眼清洁或者采用含纤维水泥浆有利于降低射流侵彻对胶结面的损伤。采用铝合金、钛合金、镍基合金等耐受性强的套管时，射孔侵彻过程中套管-水泥环胶结面的损伤面积和最大损伤半径会显著增加。研究成果可为射孔侵彻过程中井筒完整性的保障以及工程参数的优化提供理论支撑。

随着油气井逐渐走向深井、超深井，射孔中完井管柱安全问题越来受到关注。基于计算流体力学原理，建立了射孔段-封隔器爆轰波传播模型，揭示了井筒完井液中爆轰波传播、反射规律，明确了完井液对爆轰波传播的影响特征。研究表明，爆轰波传播过程中表现出极强的非周期性、不规则性，传播至封隔器位置时爆轰波压力幅值降低高达75.65%，而爆轰反射波具有较好的周期性，传播至射孔段时的爆轰压力波幅值降低23.4%。完井液密度不仅对传播过程中爆轰波的幅值造成较大影响，对爆轰波波形特征也产生较大的干扰。完井液黏度对传播过程中爆轰波波形特征几乎没有影响，对爆轰波幅值有较小的影响。仅考虑爆轰波对完井管柱的影响时，应优先选择密度小、黏度大的完井液体系以降低爆轰波对井下完井管柱的冲击影响。研究结果为油气井现场完井液参数设计提供参考依据。

基于常规钻井和冲击钻井工程应用实际，考虑岩石动力学材料参数及本构模型，建立了聚晶金刚石复合片（PDC）钻头切削齿破岩数值模型，对比分析了不同冲击钻井方式下PDC切削齿侵彻深度、损伤区域、岩屑颗粒大小以及破岩体积。研究结果表明：数值模拟结果与室内单齿切削物理实验模型相比，岩石切削形态上具有较好的一致性。旋冲钻井、扭冲钻井和复合冲击钻井相比常规钻井的单齿侵彻深度分别提升了19.8%、6.6%、26.9%，复合冲击钻井在机械钻速提升方面效果最明显。冲击钻井过程中存在轴向冲击载荷时（如复合冲击钻井或旋冲钻井）会导致切削面以下岩石产生较为明显破损，有利于钻齿转过360°后的“二次切削”，但容易产生较大尺寸的岩屑颗粒，需要优化钻井液参数以保持井眼清洁。扭冲钻井钻齿侵彻深度的波动幅度较小，表明该方式有利于降低钻头粘滑风险，且产生的岩屑颗粒较小、利于井筒清洁。研究结果对于选择不同冲击类型钻具和优化钻具参数具有重要的借鉴意义。