国内许多老油田经过长期反复注水开采后,油井的见水面积不断扩大,裂缝两侧积攒大量未被开采的剩余油,严重影响了油井产量。为了提高采收率,很多油田开始在原有油井基础上打造超短半径水平井,以加大对剩余油的开采。与一般水平井相比,超短半径水平井的曲率半径非常小,一般不超过4.0m。因此,普通钻具无法满足超短半径水平井的钻进要求。近年来,半铰接式柔性钻具以其易弯曲、能够控制井眼轨迹的优点,被广泛应用于超短半径水平井钻井工艺中,而确保半铰接式柔性钻具载荷与柔度传递规律的合理性是超短半径水平井钻进成功的关键。本文首先根据超短半径水平井柔性钻具的工作状态,考虑半铰接结构中的机构问题,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对半铰接式柔性钻具中半铰接柔性钻杆的建模方法进行研究,确定了能够合理描述半铰接柔性钻杆变形规律的力学模型;然后,建立造斜段不同柔度下导向筛管内半铰接柔性钻杆的单层接触瞬态动力学模型,并对其进行动力学分析,得到随着井深增加,半铰接柔性钻杆的扭矩减小,轴力增大;随着柔度减小,半铰接柔性钻杆井底扭矩减小,轴力增大,导向筛管与半铰接柔性钻杆的总摩阻力矩增大;当柔度相同时,随着井斜角的增加,半铰接柔性钻杆井底的扭矩减小、轴力增大、导向筛管与半铰接柔性钻杆的总摩阻力矩增大。最后,建立不同柔度下半铰接式柔性钻具的多层接触瞬态动力学模型,并对其进行动力学分析,得到随着井深增加,半铰接柔性钻杆扭矩减小、轴力增大、导向筛管轴力增大;随着柔度减小,半铰接柔性钻杆底端扭矩减小、底端轴力增大、导向筛管底端轴力增大、半铰接式柔性钻具底端总轴力增大、导向筛管与柔性钻杆的总摩阻力矩增大、导向筛管与井壁的总摩阻力增大。开展现场试验,并将总摩阻力现场试验值与数值模拟值进行对比,两者基本吻合,验证了本文所建立的半铰接式柔性钻具多层接触力学模型及分析方法的正确性。本文研究成果为超短半径水平井的现场施工提供合理的力学依据。