利用模拟实验装置模拟钻井液在井下工作的真实状态，对于获得钻井液的各项性能指标、优选出性能优良的钻井液体系以及实现安全、高效的钻井起到十分重要的作用。本文通过实验研究与数值模拟相结合的方法，设计了一套耐压钻井液动态模拟装置，可实现钻井液在压力条件下动态流动、携带岩屑和动态滤失可视化模拟。现有的API滤失仪使用的是孔隙均匀的滤纸作为隔离介质，不能准确反映地层的实际情况。为了更加真实的评价钻井液的滤失性能，利用非均质孔隙的FA型砂床滤失仪和自行设计的动态砂床滤失仪研究了不同类型油田降滤失剂对砂床滤失量的影响。通过分别采用窄粒径范围和宽粒径范围砂砾形成的砂床，对降滤失剂的砂床滤失量进行了评价。结果表明，砂砾粒径越小、质量越大，则砂床滤失量越小；进行砂床实验所用砂砾的粒径与质量应根据实验要求或地层渗透率、孔隙度等参数进行设计、调整；动态滤失实验能够更加真实的反映钻井液在井下的滤失情况。利用FLUENT数值模拟软件，研究了水基钻井液在垂直环空中的流动特性。研究表明，钻井液的压力随着井深的增加而增大，受到壁面的粘滞作用的影响，钻井液和岩屑的流速度在环空中央最大，越靠近壁面越小，与现场井况基本相符。同时，利用FLUENT数值模拟软件，对钻井液在原模拟井筒中的动态流动、岩屑携带和气体侵入特性进行数值模拟研究。模拟实验表明，受到喷射钻井液的冲刷，岩屑的上返速度在环空底部最大，进入环空后逐渐减小并达到稳定；气侵后，混合钻井液在模拟环空中的流速明显增大，模拟井底的压力降低。通过实验研究、数值模拟和理论分析，以钻井液循环水力学、流变学及相似理论为基础，设计了一套耐压钻井液动态循环模拟装置。最后，完成了模拟装置的各主要设备的设计与选型，设计了模拟井筒的结构参数，优选了钻井液泵、钻井液流量计、压力表和高压视镜等配套装置。