钻铤一钻头一岩石的相互作用下的运动过程是一个非常复杂的非线性动力学过程，不可能得到比较完美的解析解，如果采用室内试验成本又会很高。因此，本文在弹塑性力学、岩石力学和钻柱力学的基础上，采用有限元法建立了钻铤、钻头和岩石的三维实体模型，并且建立了钻头与岩石以及钻铤、钻头与井筒之间的随时间变化且有摩擦系数的接触关系，进而分析了钻铤在动态钻进过程中的变形形态、应力分布和位移变化以及钻铤和钻头相互作用后的位移和扭矩等结果，得出钻铤运动规律以及钻铤寿命的影响因素。本文为认识钻铤的运动规律和钻头的破岩过程提供了新的力学模型，而且在该模型的基础上进行改进，还可以模拟在气体钻井中不同下部钻具组合的井斜控制能力，对气体钻井中钻柱力学、井斜控制和设备等方面的研究都有较好的现实意义。