本文对一种新型石油钻井技术——粒子冲击钻井(PID)技术所用高压粒子泥浆阀、钻井液中钢质粒子的分离方法以及相关设备进行了设计和研究。通过了解国内外相关技术的研究进展,结合粒子冲击钻井技术的特殊要求,设计了适用高压粒子泥浆输送管路的高压粒子泥浆阀,该阀能很好地满足粒子冲击钻井的特殊工况要求。并且设计了应用于粒子冲击钻井系统的粒子处理系统(PPS)。高压粒子泥浆阀的阀板与阀座采用接触式机械密封,能有效密封管路中的高压流体；阀门具有手动控制及液压传动控制两套控制结构；阀板上的阀孔及阀座阀孔交界处的倒角设计可防止钻井液中钢质粒子对阀门内部阀板和阀座的损坏。应用ANSYS软件对高压粒子泥浆阀即将完全关闭时刻阀板、阀座以及钢质粒子的接触过程进行瞬态动力学分析。高压粒子泥浆阀由于其内部阀板上的阀孔与阀座上的阀孔相应的倒角结构创新,可以有效防止在即将关闭时出现粒子夹卡、破碎的情况,延长阀门的使用寿命。设计了粒子处理系统(PPS)的工艺流程,并分析和阐述了本粒子处理系统中的分离、输送、粒子处理、存储设备的设计和选型方法。此粒子回收系统可以连续完成粒子的循环、分离、存储。本课题在国内尚属首次系统研究,文中设计的粒子冲击钻井粒子分离方法及相关设备可以很好的适应粒子冲击钻井系统的工作需要,对此技术的后续研究具有借鉴作用。