随着钻井工艺以及钻井技术的不断发展,螺杆钻具由于其辅助破岩效率高、适应地层广等优势在钻井工程中得到了广泛的应用,然而螺杆钻具的疲劳失效正在逐渐成为一个非常突出的问题。螺杆钻具各个关键部位的螺纹受载情况有很大差异,导致安全系数有较大差别,会出现各部位疲劳寿命差异较大的情况,致使一些部位的剩余疲劳强度寿命还有很长时另一些部位已经发生疲劳破坏,大大增加螺杆钻具的成本。由于螺杆钻具主要用于钻井工程中的定向、造斜以及复合钻,所以各部分螺纹主要承受的载荷大致为三类:轴向载荷、扭矩载荷、弯矩载荷。且由于螺杆钻具处于井眼底部靠近钻头以及钻头旋转等原因,这三类载荷均为遵循随机振动规律的波动载荷,其大小与方向随时间随时变化,容易造成螺纹脱扣、疲劳失效等问题。本文在对螺杆钻具关键部位螺纹进行系统的静力学分析之后,对螺杆钻具关键螺纹接头进行疲劳寿命计算,对比疲劳寿命计算结果对螺纹接头进行有针对性的改进分析,具体工作内容如下:1、调研了国内外关于螺纹的力学行为研究、国内外学者对螺纹疲劳的理论和仿真计算研究现状;2、利用ABAQUS强大的非线性仿真能力建立了螺杆钻具关键部分螺纹的仿真模型;3、以螺杆钻具关键螺纹为研究对象,探究了其在轴向载荷、扭矩载荷、弯矩载荷作用下的力学行为特性,针对各载荷参量对螺纹力学行为的影响进行力学分析;4、在利用与某公司疲劳试验数据对比证明仿真模型正确性的基础上,对通过ABAQUS仿真得到的结果利用FE-safe疲劳仿真软件进一步进行疲劳寿命的定量分析。在疲劳分析的基础上,对螺杆钻具的传动轴螺纹接头、定子壳体螺纹接头进行结构参数改进。本文系统的分析研究了螺杆钻具关键部分螺纹在不同载荷作用下的力学行为,并在分析其疲劳寿命的基础上完成了结构改进,为提高螺杆钻具整机工作寿命提供了科学依据,对降低螺杆钻具疲劳失效率有很重要的工程价值。