با توجه به این که سیال حفاری نقش بسیار مهمی در عملیات حفاری به عهده دارد تحقیق در زمینه جریان سیال تک فاز، دو فاز و سه فاز در لوله حفاری و لوله حلقوی اطراف مته بسیار مورد نیاز است. تا کنون جریان سیال دو فاز در لوله پایین رونده و فضای حلقوی بالا آورنده سیال حفاری وقتی که فاز گاز و فاز مایع همزمان وجود داشته باشند انجام نشده است زیرا این نوع جریان مربوط به تکنولوژی جدید تحت نام Under Balanced Drilling است که اخیرا وارد کشور شده و هنوز ابهامات و اشکالات بسیار زیادی در فهم فیزیک و طبیعت جریان آن وجود دارد. محورهای مهم مورد تحقیق عبارتند از:

1. مدلسازی و شبیه سازی جریان چند فاز.

2. مدلسازی و شبیه سازی فوران چاه.

3. بررسی عملکرد هندسه مته و جهت سیال در عملیات حفاری.

4. بررسی تاثیر چرخش رشته حفاری در افت فشار سیال حفاری.

5. بررسی نقش نانو ذرات در عملکرد سیال حفاری.

6. ایجاد نرم افزارهای کنترل فوران و حفاری فرو تعادلی.

با توجه به اینکه حفاری بر مخزن و عملکرد آن تاثیر می گذارد بخشی از تحقیقات در رابطه با چگونگی ارتباط چاه حفاری با مخزن و تداخلات بین مخزن و چاه است. از موارد دیگری که می توان بررسی نمود مهندسی مخزن و بهره برداری از آن است که موارد زیر مدنظر است:

1. مطالعات پایداری مخزن چاه در اثر حفاری و تاثیر خواص سازند بر آن.

2. طرح مطالعات مخازن و ارائه طرح مطالعات فنی و اقتصادی طرح.

3. بررسی آزمایشگاهی بهبود کارایی روش های شیمیایی ازدیاد برداشت با استفاده از ذرات نانو در مقیاس میکرو مدل.

4. ارزیابی میکروسکوپی بهبود کارایی تزریق آب هوشمند توسط مواد شیمیایی بر ضریب بازیافت نفت در سیستم شکاف دار.

5. استفاده از نانو ذرات هوشمند در ازدیاد برداشت از مخازن کربناته ترک دار.

6. مطالعه آزمایشگاهی و تئوری آشام خود به خودی در مقیاس مغزه در طی فرآیند ازدیاد برداشت آب هوشمند بهبود یافته توسط مواد شیمیایی.

7. تصفیه آب همراه نفت جهت استفاده مجدد.

8. طراحی و ساخت نانو ذرات هوشمند پلیمری مورد کاربرد در فرآیند ازدیاد برداشت نفت.

9. بررسی انواع روش های ازدیاد برداشت شیمیایی با توجه به خصیصه های مخزن و انتخاب بهترین روش با توجه به مشخصات برداشت.