气体螺杆钻具作为气体钻定向井和水平井的新型井下动力钻具,其结构性能直接关系到气体钻井作业的工作效率,而现有气体钻井螺杆钻具由于气体是可压缩性介质,使得其在工作过程中输出扭矩值低且转速和扭矩输出不稳定,造成出现钻具憋停、释放后又高速转动的“飞车”现象,导致其性能差、寿命低,不能稳定可靠、高效安全地进行气体钻井定向钻进。因此,研究设计一种新型气体螺杆钻具对气体钻水平井和定向井有着非常重要的意义。本文以现有螺杆钻具和气体螺杆钻具为主体对象,结合汽车发动机配气机构和活塞杆的原理,设计了一种新型气体螺杆钻具—气驱液动气体螺杆钻具,并对其进行仿真研究,主要研究内容和取得成果如下:（1）本文对国内外螺杆钻具和气体螺杆钻具的发展现状进行了综合分析,并详细分析了现有气体螺杆钻具的结构、性能以及优缺点,提出了一种新型气体螺杆钻具的设计概念—在马达总成上部增加配气装置,结构主要包括配气机构和活塞杆机构,通过配气机构控制气体的进入和排出,通过活塞杆机构将气体能量转化为液体能量,为马达转子提供持续、稳定流动的流体动力,有效避免了马达飞车现象,完成了新型气体螺杆钻具的结构设计及其概念实体模型建立。（2）基于新型气体螺杆钻具的设计概念,结合发动机配气机构结构,提出了螺杆钻具配气装置的两种设计方案,包括配气装置配气机构和活塞杆机构的排布方式,针对气体钻井的实际工况和井眼径向空间大小,最终确定了配气装置中配气机构的结构和排布形式,基于SolidWorks软件,完成了新型气体螺杆钻具的全部零件的三维实体模型建模。（3）基于本文建立的新型气体螺杆钻具的三维实体模型,详细地描述了各部分结构组成及其工作原理,并详细介绍了新型气体螺杆钻具内部的流道结构,开展了新型气体螺杆钻具的工作特性的理论分析,主要包括配气机构性能评价、理论工作特性、实际工作特性和实际工况分析,为新型气体螺杆钻具的安全使用提供了理论依据。（4）建立了新型气体螺杆钻具的有限元力学模型,基于Abaqus软件,在实际工况下,开展了新型气体螺杆钻具的关键零件的有限元力学强度分析,并提出结构改进意见和建议。（5）基于SolidWorks软件,建立了新型气体螺杆钻具内的流体动力学计算的CFD模型,将该模型导入Abaqus软件进行网格划分,然后再将该CFD网格模型导入ANSYS-Fluent进行流体动力学计算,开展不同工况下的流场分析,为流道的优化设计提供了理论依据。