滑动导向钻井系统由于其技术成熟且费用低廉,被广泛应用于定向钻井工程中,但大长细比的钻柱与复杂的井底环境使得钻进轨迹难以被准确地预测,且当前的实钻作业严重依赖定向井工程师和司钻的人工经验,由此导致的钻井效率低下的问题亟待解决。本文通过多体动力学方法,充分考虑井底复杂环境,提出了分段模型的建模方法,可以快速且准确地评估井底钻具组合（Bottom Hole Assembly,BHA）的导向能力。并且,提出了基于动力学模型的前馈控制系统,控制BHA按照设计轨迹完成钻进,将定向井工程师和司钻的工作自动化,从而实现高效滑动导向钻井的目标。本文研究工作如下:1.应用任意拉格朗日欧拉（Arbitrary Lagrangian-Eulerian,ALE）方法建立了全井段滑动导向钻井系统多体动力学模型,将刚柔耦合的动力学方程与系统约束方程、井眼延伸方程结合,构成系统控制方程,用于计算分析实际控制模式下系统的动力学特性。该方法能够准确地对滑动导向钻井系统进行全井段动力学建模和仿真,计算效率相较基于拉格朗日方法的传统全井段模型有所提高。2.提出滑动导向钻井系统的多体动力学分段建模方法,通过将BHA钻进过程与钻柱平衡过程解耦,大幅降低了钻进过程仿真的系统自由度,在保证精度的同时,极大地提高了恒定控制量工况下的滑动导向钻进仿真计算效率。应用分段模型能够对不同控制工况、地层情况下的各类滑动导向BHA导向能力进行高效且精准的评估,实现了超实时仿真,在工程中具有较高的实用价值。此外,基于分段模型的快速仿真方法亦可推广至传统导向与旋转导向钻井系统中,实现这两类BHA导向钻进过程的快速仿真计算。3.提出一种滑动导向钻井前馈控制系统,该系统基于动力学分段模型,并应用打靶法和拟牛顿迭代法实现前馈控制,通过钻机控制量前馈计算、目标轨迹规划和地层参数校验,能够在钻进开始前给出控制BHA沿目标轨迹钻进的钻机控制量。所提前馈控制系统在已知钻井系统模型参数的情况下,可实现精准且高效的滑动导向自动钻进,为定向井工程师和司钻工作量的自动化提供了一种新途径。最后,通过4组仿真算例和3组模拟试验,对滑动导向前馈控制系统的精确性与高效性进行了验证,计算结果表明其性能指标均能够满足现场作业要求。