竖井钻机钻井法是实现井筒机械化、无人化和智能化建设的重要技术之一。西部弱胶结地层钻井法凿井基岩破碎难、刀具损坏率高、糊齿和吸渣口堵塞等现象突出，高钻压、排渣不及时、泥包钻头易导致钻头憋死，而大扭矩钻进又发生了钻杆断裂、钻具掉落等事故，进尺缓慢和反复提钻维修、钻具打捞导致钻井工效极低，主要原因是钻头结构及其刀具布置不合理、钻进参数与岩石条件不匹配、破岩与排渣效率不协调。为解决弱胶结地层钻井法凿井“破不掉、排不出、进尺慢、能耗高”的现实难题，梳理了竖井钻机钻头破岩钻进技术现状及存在的问题，以“系统”和“过程”为基本观点，提出了基于力-构-能协调模型的钻进参数设计思路与方法，应重点围绕弱胶结地层钻井法凿井钻头结构设计及其力学特征、基于钻头滚刀运动轨迹的滚刀布置、基于气-液-固耦合流场的排渣效率优化以及基于能量转化机制的钻进参数优化4个主要方面开展研究，进而形成融合钻头结构、滚刀布置、洗井排渣和能量消耗等多因素的钻头高效钻进参数设计方法，为西部弱胶结地层钻井法凿井低能耗破岩、高效率排渣和破-排效率协调作业提供支撑，推动竖井钻机钻井法在西部弱胶结地层凿井中的应用。