底部钻具组合的力学分析,是井眼轨迹控制的理论基础之一.钻头处的受力情况是底部钻具组合受力分析的一个边界条件,以前大都认为此处无力偶.本文通过对此处的静态受力分析认为:钻头处力偶矩有最大值,在外弯矩小于这一最大值时,应将这里的边界条件看作是固支;当外弯矩大于这一最大值时,钻头处才会出现转角.钻头处的弯矩在钻进时是在不断变化的,这时应将钻头处的边界条件按固支和铰支各计算一次,然后取这两次计算结果的平均值作为最终结果更与实际相接近.利用权余法,推导了新的二维井身底部钻具组合受力计算公式.本文通过三弯距方程法,结合所推导的三维井身底部钻具组合计算公式,计算出了钻柱的整体受力情况(本文的方法与以前的方法相比,没有忽略钻柱与井眼间的间隙,因此不再有钻柱与井壁处处接触的假设).为了解决高效防斜问题,本文根据不倒翁原理,提出了"不倒翁式"偏心防斜钻具组合,这种组合能够在常规钻压下将井斜控制在很小的范围内,可实现高效防斜的目的.根据其原理做了一个模型并进行了室内实验,结果与预想的结果相吻合.