随着石油钻井向深井、超深井以及复杂地层方向发展，如何快速、优质、安全的钻进，如何降低钻井成本、缩短建井周期等问题越来越引起人们的重视。但是，在目前的旋转钻井方式下，由于能量传递效率低下，大约只有5％～20％的机械能量被用于破岩，使得破岩钻进的速度低下。因此，必须充分、合理地利用现有的水力能量，提高射流在井底的破岩、清岩能力，从而达到提高钻速、降低成本的目的。本文综合利用高压水射流理论、流体动力学理论以及机械学原理，针对石油钻井常用的钻头进行了脉冲射流钻井工具的理论分析与优化设计，并对设计的各种脉冲射流工具组合进行了射流结构特性和破岩实验，从而进一步优化结构参数。在此基础上，对优选出的工具组合进行了井下钻进实验。 室内和现场钻井实验表明：(1)当压降一定时，在轴向分布上，随着喷距的增加，脉冲射流的压力脉动幅值、压力峰值差，均先增加后减小，存在一个最优喷距，在本文的实验条件下，其最优喷距在11do～17do之间；而在径向分布上它们几乎都是随着径向距离的增大而逐渐减小。(2)脉冲射流的压力脉动幅值、压力峰值差以及脉动频率基本都随着转子与孔壁间的间隙、流道开角、转子螺旋升角、定子冲击角等参数的减小而增大。(3)随泵压和排量的增加，时均压力、压力脉动幅值、压力峰值差和脉动频率都逐渐增加。(4)脉冲射流破岩存在最优喷距。本实验条件下，其最优喷距为12do左右。