旋转冲击钻井是将钻井流体作为动力介质，在旋转钻井的基础上发展起来的。旋转冲击钻井的核心部件是轴向冲击器。轴向冲击器性能的优劣直接决定了旋转冲击钻井的效果。一直以来，轴向冲击器的寿命短、质量不过关是该技术不能广泛应用的直接因素。为解决现有轴向冲击器寿命短、受钻井液性能和井深的影响较大等问题，本文从轴向冲击器的破岩机理入手，采取理论分析与实验检验相结合的研究措施，通过有限元数值模拟、室内实验、现场实验等研究，为深井难钻地层现场作业提供一种高频液动轴向冲击器。论文主要研究内容如下：（1）建立旋转钻具的非线性冲击动力学模型，并给出了钻柱的轴向及周向上的动力学方程，同时进行了钻柱的跳转分析。（2）建立钻头高频轴向冲击井底岩石的微振动模型，给出岩石微振动的位移方程，并分析岩石固有频率、岩石质量、冲击力、冲击频率等因素对井底岩石自身振动的影响规律。（3）根据高频轴向冲击器的工作原理，分析和设定工具各部件的功能属性，采用SolidWorks三维软件设计轴向冲击器各部件的三维模型。（4）设计并加工全尺寸工具的全尺寸样机，在室内进行工具样机的清水、泥浆的测试试验，优化工具内部部件的结构。对全尺寸样机模型进行大载荷的轴压破岩实验，分析工具的抗轴载破坏能力。通过上述的研究工作，为进一步优化工具部件的内部结构，完善工具的水力学特性提供了条件，为高频轴向液动冲击器的深井钻进试验和成功研发奠定了理论和试验基础。