在钻井作业中,打直井相对比打定向井、大位移井遇到的事故少,所以如何更好更快地完成一口定向井、大位移井是我们的重要目标。本文主要研究大位移井在井下运动的规律,大位移井特点包括直井段、长水平段及大斜度段,这些井段在钻进中会遇到许多问题,如井斜角的控制、造斜曲率的控制及钻具的选择等。研究大位移井钻柱振动的主要方法有能量法、间隙元法、有限元法、纵横弯曲连续梁法。这里我们主要应用有限元法分析大位移井钻柱的纵向振动,将钻柱分为若干个单元,将每个单元组合列为矩阵(质量矩阵和刚度矩阵),参考经典钻柱力学中的算法,得到大位移井振动的频谱方程。由于方程计算起来十分复杂,所以考虑应用ANSYS软件辅助求解,计算振动频率。钻柱在井下不断工作导致钻柱疲劳,因此要对钻柱的疲劳寿命进行预测。考虑应力强度因子、应力幅及裂纹几何形状等因素对疲劳寿命的影响,根据钻柱有无微裂纹,选择不同模型计算钻柱疲劳寿命。若钻柱无裂纹,应用Miner线性累积损伤理论,即通过计算应力幅再与S-N曲线结合即可算出钻柱的疲劳寿命。若钻柱有微裂纹则选用Paris模型和Forman模型能够很好地预测钻柱的疲劳寿命。前者计算过程相对简单而后者计算更为精确,但现场应用时考虑到时间及其他因素一般选用Paris模型来计算钻柱的疲劳寿命而不用Forman模型。本文通过选用Paris模型计算的钻柱的疲劳寿命基本符合工程实际。为了计算更加简便,选用自编软件大位移井振动分析来计算钻柱的疲劳点、疲劳应力、疲劳寿命及钻柱某部位的危险区域。