小井眼水平井技术有利于降低钻井成本、提高油气产量，但由于其井眼直径小、曲率变化大，钻柱受力非常复杂。本文在理论分析的基础上，利用ANSYS软件，对小井眼水平井钻柱振动特性进行了较详细的数值模拟研究。研究表明，整体钻柱的纵向振动和扭转振动特性受小井眼水平井的曲率半径、钻柱规格以及水平段长度影响较小，但固有频率数值较大；横向振动的固有频率很小，且各阶固有频率之间间隔较小，共振区较宽。水平段长度增加，钻柱相应各阶固有频率显著降低。计入钻井液附加质量效应后，钻柱的各阶固有频率显著降低。谐响应分析表明，钻井液的存在使钻柱低频共振响应显著加强，而高频共振反而减弱。通过基于静力平衡接触状态的动应力计算，发现曲率突变处动应力峰值较高。小井眼水平井弯曲井段曲率半径增加，动应力峰值降低。通过大量试验计算表明，使用CONTAl76单元可以模拟三维井壁，实现钻柱碰撞的瞬态模拟。钻柱涡动失稳后与井壁发生碰撞，动应力峰值很高，与实际测量结果基本一致。正交分析表明，钻柱水平段长度对钻柱动应力影响最大，反转失稳的钻柱越长，其危险点动应力越大。论文研究结果对小井眼水平井钻具组合及转速优选具有一定的指导意义。