钻柱振动信号是一种非常复杂的振动波，它包含了钻柱和钻头自身工况引起的振动、钻头与地层相互作用所激发的振动，钻柱与井壁相互碰撞和粘卡-释放引起的振动等。研究表明，井下钻柱的运动状态、牙轮钻头的磨损状况和岩石的破碎方式的不同，会表现出不同的振动特征。因此，在线监测和分析钻柱振动信号的时域和频域特征，实时识别井下钻具的工作状态，对预防钻具（钻柱和钻头）的早期损坏、减少钻井事故的发生具有重要作用。在调研国内外钻柱振动信号测量方法的基础上，研制了钻柱三轴振动信号的地面测量装置，并进行了现场试验。试验结果表明，通过对振动信号的时域和频域信号的特征分析，对可以识别出钻柱的非稳定工作状态、钻柱粘卡、钻头故障等异常工况，并且通过改变钻压或转盘转速可以消除因钻进参数配合不当二引...

钻铤因素直接影响着钻柱振动的整体效果。钻铤长度是硬岩钻井中引起钻柱剧烈振动的一方面原因，同时也是解决钻柱振动的主要突破口。文中从钻铤的长度、固有频率、激励来源、钻铤共振及其临界转速、振动的控制等方面对钻柱振动问题进行全面分析论证，以公式的形式给出论证结果，便于钻井工程师们直接应用于生产实践。

PDC钻头在钻遇复杂地层时，转矩波动较大、蹩跳钻现象严重，其不仅会缩短PDC钻头的使用寿命，还容易导致井下钻具断裂，影响钻进效率。为此，研制了钻井转矩保护器，并完成了厂内试验。钻井转矩保护器主要由压扭转换机构、储能机构和密封油浴机构组成，能够起到轴向和周向的减震作用。工作时一旦井下转矩超出工具的预设值，碟簧组被压缩，储存能量，工具收缩，钻头上齿的切削深度减小；当钻头转矩正常时，储存的能量会缓慢释放。厂内试验结果表明，钻井转矩保护器缩回、伸出和转动灵活，试验数据全部满足设计要求。