在石油钻井过程中,钻柱受到自重、钻压、转矩、钻井液浮力及阻尼、钻柱与井壁的接触碰撞力及摩擦力等综合作用,钻头处还受到来自井底岩石的干扰力。在这些外力的作用下,钻柱不仅将产生纵向、横向、扭转振动,还可能产生耦合振动,同时受到井眼的限制,钻柱必然与井壁发生接触碰撞,其接触位置和碰撞力的大小是随时间变化的未知随机变量。钻柱动力学研究一直是国内外钻井界专家研究的热点问题。　　 随着石油资源钻探难度的不断加大,特别是一些新的钻井技术和钻井工艺的采用,有效地预测和控制井下钻头和钻柱动力学性能和运动规律,合理有效地提高钻头和钻柱的强度,实现对井眼轨迹的精确控制是目前钻井工程中的关键技术问题。而解决这些问题的基础工作之一就是要建立合理可靠的钻头和钻柱的动力学模型,找出钻头和钻柱在钻井过程中在井下的运动规律和力学性能。　　 本文的研究内容主要包括以下三个方面:　　 (1)分析在钻进过程中,钻柱,钻头,钻井液与岩壁间的相互影响及力学关系,在ADAMS中建立合理的旋转导向钻柱系统仿真模型,并根据边界条件,施加各种约束进行仿真,动态模拟钻柱在井眼中的受力变形,再现钻柱与井壁的接触过程,并分析钻柱系统在钻进过程中的运动规律、力学性能等。　　 (2)将运动仿真后得到的包含钻柱运动载荷谱和位移谱信息的载荷文件(.10d文件)导入ANSYS软件中,运用ANSYS对钻铤进行应力应变分析,找出实际工况中钻柱的受力变形以及振动特性方面的规律,从动力学角度为导向钻进控制和钻柱及其相关钻进设备的优化设计提供相关依据。　　 (3)采用ADAMS和MATLAB的联合仿真系统,利用Matlab的控制功能,在ADAMS中模拟更真实的钻进过程,初步提出利用联合仿真进行井眼轨迹预测的思路,为钻井工程理论研究中的疑难问题提出新的解决方法。