定向钻进技术起源于石油钻井，随着定向钻进技术的成熟和不断推广，该技术逐渐延伸到煤炭、地质、非开挖等领域，并发挥了重要的作用。国外于60～70年代将螺杆钻具定向钻进技术应用于煤矿井下，90年代达到顶峰。我国90年代开始对煤矿井下螺杆钻具定向钻进技术进行探索，2008年西安煤科院掌握了螺杆钻具定向钻进的全套技术，该技术迅速在各大矿区推广应用，为瓦斯抽采孔、探放水孔以及勘探孔的远距离定向钻进施工提供了技术支撑。并针对松软煤层中成孔困难、孔深浅、瓦斯抽采区域小等难题提出了梳状孔定向钻进技术，目前，梳状孔定向钻井技术已在淮北、焦作和淮南等矿区推广应用，并取得了较好的应用效果。在梳状孔施工过程中发现，随着钻孔深度的增加，钻具的摩阻问题开始突显。　　摩阻会影响钻压和扭矩传递、降低设备能效、增加钻孔施工风险，在复杂地层钻进时钻具摩阻过大导致钻机工作压力过大，甚至超过设备能力，限制了钻孔施工深度。近年来，我国煤矿井下定向钻孔施工工艺已趋于成熟，但对钻具摩阻问题只有工程经验上的认识，还缺乏系统深入的理论研究。面对日趋复杂的工程地质条件以及对钻孔施工要求的不断提高，仅根据钻杆的抗弯强度、打捞套管最小允许弯曲半径及螺杆钻具造斜强度进行钻孔轨迹的设计，已渐渐不能满足钻孔安全高效施工的需要。在钻孔设计和钻孔施工过程中考虑钻具摩阻的影响，对于控制钻孔轨迹、增加钻孔深度、保障施工安全、提高钻进效率及对钻具的优化设计均具有重要的意义。从某种意义上讲，钻具摩阻已成为煤矿井下定向钻进技术亟待研究的关键问题之一。　　本文依托“十二五”国家科技重大专项“煤层气与煤炭协调开发模式与技术体系”的子课题“梳状钻孔井下规模化抽采煤层气技术”（项目编号:2011ZX05040-001-004），对梳状钻孔成孔工艺中的钻具摩阻问题进行了初步研究。文章主要由理论分析、模拟仿真及现场试验几部分内容组成，建立了钻具摩阻计算模型，分析了摩阻影响因素，模拟仿真部分因素对摩阻的影响规律，开发了摩阻计算软件，最后通过现场试验对模型及研究结果进行验证。具体内容如下:　　①采用空间斜平面假设建立适用于煤矿井下定向钻具摩阻的力学模型。将钻具划分为若干单元，对钻具单元进行受力分析，分别建立了软杆和刚杆模型。　　②分析影响钻具摩阻的因素。结合古典摩擦理论与现代摩擦理论，分析钻具与孔壁摩擦机理，选择适用的摩擦理论，对钻具摩阻的影响因素进行分析，只考虑其主要影响因素，忽略次要影响因素。确定选取摩擦系数的方法，并给出不同地层条件时摩擦系数的参考取值范围。　　③对摩阻的部分影响因素模拟仿真，分析各因素对摩阻的影响规律。建立钻具与孔壁的有限元模型，运用有限元软件ANSYS的非线性接触分析功能，对钻孔曲率、钻孔直径及摩擦系数等因素对钻具摩阻的影响进行了模拟仿真，共得出15组模拟仿真结果。　　④为了便于摩阻计算，开发了摩阻计算软件，并通过现场试验对模型及研究结果进行验证。通过在胡家河煤矿及张集煤矿的现场试验，运用软杆摩阻模型对起钻和下钻这两种主要钻进工况的摩阻进行计算验证，并对母杜柴登煤矿施工的定向孔进行了低摩阻优化试验。　　文章主要做出了三个方面的贡献:　　①借鉴石油钻井领域较成熟的摩阻扭矩研究方法，初次建立了适于煤矿井下定向钻具的摩阻力学模型，并编制了摩阻计算软件;　　②从摩擦机理出发，结合煤矿井下定向钻进技术特点，从理论上较系统地分析了钻具摩阻的影响因素;　　③钻杆是细长比较大的构件，用ANSYS软件对其分析时，为了保证单元质量，单位长度钻杆划分的单元数量就会很多，且钻具与孔壁接触问题属于状态非线性问题，分析时运算量大、耗时长，实现整体模拟仿真有一定的困难。　　因此，文章采用局部仿真的思想，选取一小段钻具为研究对象，对影响摩阻的因素进行仿真，大大减少计算时间，仿真容易实现。经过多次修改模拟仿真方案，最终成功实现了钻具与孔壁接触的仿真，与实际工况较为接近，并初步取得了一些成果和仿真经验，对以后进一步仿真研究钻具摩阻问题有一定的参考价值。　　现场试验对起钻、下钻两种常见工况的孔口压力进行预测，结果显示预测值与实测值的平均偏差0.5MPa，软杆摩阻模型能够满足煤矿井下定向钻进钻具摩阻工程计算的要求，模型对于本煤层定向孔和梳状定向孔均有较好的适用性。文中对摩阻影响因素的分析和仿真研究结果为降阻措施的选择提供了理论依据，有效地降低了母杜柴登煤矿的钻具摩阻，保证了钻孔的正常施工及成孔深度。低摩阻优化试验表明:论文研究成果对降低钻具摩阻、提高成孔深度及保障施工安全具有一定的指导意义。