用水力學和鑽井液流變學的原理，研究鑽孔內鑽井液流動狀況和規律的學科。用以解決鑽孔內的排除巖屑、冷卻鑽頭、水功率利用、優化鑽探等實際問題。鑽探水力學又分為鑽孔環空水力學和鑽頭水力學兩部分。
鑽孔環空水力學 研究鑽具及孔壁之間環狀空間（簡稱環空） 內鑽液的流態、壓力降、動壓力、流速等相互關係。鑽孔沖洗液為非牛頓流體，且鑽桿在鑽孔內運動，經不同學者的研究，提出一系列公式和參數數，並開展瞭模擬試驗研究。
① 環空流態及沖蝕能力。用何種參數或方法判斷流態為層流或紊流，大多數人仍采用雷諾數
μe為鉆井液有效粘度，隨剪切速率而變化，由流變學中不同流變模式進行計算。鉆井液流對孔壁的沖蝕能力決定於流態。紊流沖蝕能力強，易使鉆孔超徑；層流沖蝕能力弱，膨脹地層。有人提出沖蝕能力用臨界孔徑來衡量。保持層流必須的最小孔徑為臨界孔徑
D
c，鉆頭直徑為
D
b，沖蝕準數
I可表示為
② 環空壓力降及等效循環密度。鉆井液循環時在環空中的壓力降，是泵壓的重要組成部分。其計算公式
式中△P/L為單位鉆孔深度上的環空壓力降（帕/米）；△D為鉆孔直徑與鉆具外徑之差（米）；V為液流在環空中上返速度（米／秒）；ρ為鉆井液密度（千克/立方米）；f為摩阻系數，層流時f=24/Re，紊流時f=α/Reb，α=0.046～0.079，b=0.2～0.25。
環空壓力降消耗水力功率，在高壓噴射鉆探中采用孔底動力機時，盡可能減小環空壓力降及鉆桿內壓力降，以提高孔底功率。環空壓力降作用在孔壁上，形成動壓，影響內壓力平衡。鉆井液循環時，孔壁所受壓力為靜壓（液柱壓力）與動壓力之和，相當於鉆井液密度增大形成的壓力，此增大的密度，稱等效循環密度（ρE），可表示為
（千克／立方米）
③ 激動壓力。起下鉆具時，鉆具運動迫使鉆井液運動，鉆具的速度及加速度傳給鉆井液，從而產生非連續性的壓力降，形成粘滯波和慣性波，這是另一種動壓。由於鉆具運動的速度和加速度的方向不同，壓力有抽汲和擠壓兩種，常常交互作用在孔壁上。首先需要計算環空中由鉆具運動引起的鉆井液速度和加速度。此外由開泵之初，鉆井液靜切力引起另一種激動壓力（結構波）。
④ 巖屑流送。巖屑由鉆井液輸送至地表過程中，因重力而下沉，具有滑落速度。鉆井液上返速度大於滑落速度，才能有效地將巖屑輸送至地表。因此，必須研究滑落速度和巖屑尺寸、形狀、鉆井液粘度、流速等的關系。
⑤ 鉆井液流變性能與流量的選擇。要從幾個方面綜合考慮最優效果，選擇流變性能和流量。
鉆頭水力學 研究鉆頭底部鉆井液流動規律，如液流分佈、壓力降和水功率利用等。以使鉆頭得到充分清洗和冷卻，孔底得到良好凈化，使鉆頭提高鉆速和鉆頭壽命。金剛石鉆探中，使用的金剛石耐磨性極高，一旦溫度升高，磨損速度呈指數增大。如切削具上吸附著巖屑，則使其熱傳導受到嚴重阻礙。通過試驗與計算尋求解決以下問題：①可能達到的鉆頭比水馬力（單位鉆頭底面積上的水力功率）及不同巖層最適宜的數值。如軟巖層280～350瓦／平方厘米，中硬巖層220～280瓦／平方厘米，硬巖層170～220瓦／平方厘米。②鉆頭各部位壓力降及總壓力降的試驗測試，找出其影響因素。③水路面積的合理數值。過大則液流速度太低，得不到有效沖洗；過小則壓力過大，鉆頭憋水，可能導致燒鉆，或產生大的升舉力，降低鉆壓。④水口、水槽的合理佈置（尺寸、數目、分佈），涉及液流沖洗范圍和流速分佈。水口尺寸大而數目少，則隻能有部分鉆頭的唇面得到沖洗和冷卻；水口分佈適當，則鉆頭唇面絕大部分得到有效沖洗（見圖）。
20世紀60年代前，鉆探水力學尚未形成學科，隻是用水力學計算壓力降，為設計流體機械服務。70年代以後，環空水力學發展為指導鉆孔穩定，鉆頭水力學用以指導提高鉆速和鉆頭壽命。同時鉆探水力學逐漸成為優化鉆探最重要的一部分。通過環空水力學和鉆頭水力學的研究，達到最大限度地降低環空壓力降，提高孔底水功率。
參考書目
劉希聖等編：《鉆井工藝原理》，石油出版社，北京，1981。