随着塔河油田进入开采后期,老井含水率不断上升,老井周围水体不断增加,为满足地质避水要求,采取从石炭系巴楚组或奥陶系上部桑塔木组泥岩段进行开窗侧钻,在150m避水距离的要求下,为稳定泥岩段井壁,需要增加一层套管,下常规套管会使新井眼直径过小,固井质量难以保证。为解决上述问题,要在造斜井段应用随钻扩眼技术。本文基于弹性力学理论及有限元分析方法,考虑弯曲井眼中钻柱受力、钻柱结构和领眼钻头与扩眼工具处钻压扭矩分配等因素的影响,建立了侧钻井同心随钻扩眼钻柱动力学模型。在确定钻柱受力和变形边界条件后,对随钻扩眼钻柱进行了模态分析,计算了扩眼钻柱主要振型；在模态分析的基础上,考虑载荷加载方式的影响,对同心随钻扩眼钻柱的瞬态动力学特征进行了模拟,计算了旋转钻进过程中钻柱不同截面处的等效应力、扭转角速度、井口轴向力、井口扭矩、轴向/横向加速度及节点位移轨迹的时间响应,分析了转速、钻压、井眼曲率、井斜角、钻柱结构等因素对同心扩眼钻柱动力学特性的影响。同心随钻扩眼钻柱瞬态动力学模拟结果表明：深井同心随钻扩眼过程中,钻柱振动方向以井眼高低边方向为主,不同位置处钻具运动轨迹不同,距井底距离越远,钻具横向振动幅值越大；螺杆和钻铤处等效应力较大,轴向加速度随距井底距离的增大而减小,钻铤处横向加速度较大,距井口越近横向加速度越小。转速对下部钻具扭转角速度、扭矩、钻柱各处等效应力及井口轴向力、扭矩影响较大,钻压的增大会加剧钻柱横向振动,合理降低钻压与转速有利于减小钻柱振动。井眼曲率及井斜角的增大使得下部钻柱靠近井眼低边,钻柱振动趋于减弱,但钻柱承受的弯曲应力增大。在相同钻井参数、井眼条件情况下,对比分析了同心扩眼工具和偏心扩眼工具钻柱的振动特征,对比结果证实了同心随钻扩眼工具在稳定性上要优于双中心钻头。推荐的同心随钻扩眼钻井参数：扩眼施工钻压应控制在30～60kN,转速应控制在30～60r/min推荐的同心随钻扩眼钻柱结构为：PDC钻头+NBR600型同心随钻扩眼工具+Φ120mm可调式单弯螺杆+单流阀+Φ88.9mm无磁钻铤1～2根+Φ88.9mmm钻杆15～30根+Φ88.9mm加重钻杆15根+Φ88.9mm钻杆。本文研究结果可为确定合理的同心随钻扩眼钻柱结构及扩眼参数提供理论支持。