垂直钻井技术可以实现井下主动防斜、纠斜，以保持井壁垂直，提高机械钻速，降低钻井成本。目前，我国新区、深层油气开发面临的一项主要难题是高陡构造、大倾角地层等易斜地层的防斜打快问题。垂直钻井系统能够有效解决井斜问题、提高钻井速度、降低钻井成本、顺利实现勘探开发。开展垂直钻井系统底部钻具运动状态的研究，对于提高垂直钻井系统的应用效果具有重要意义。本文基于大量的国内外文献调研，对钻井技术的发展现状及方向进行了总结归纳，对垂直钻井系统技术进行了简单介绍；简要概括了胜利石油管理局钻井工艺研究院自主研制的捷联式自动垂直钻井系统的结构及工作原理；针对捷联式自动垂直钻井系统的底部钻具构建了分析模型——平盘模型和扭转模型，对建立的模型分别进行了受力分析和扭矩分析，推导了相应的求解公式，利用VB编程对底部钻具运动状态的影响因素进行了分析。其中平盘模型主要研究底部钻具的横向运动，包括正向涡动和反向涡动等；扭转模型主要研究底部钻具的扭转运动。捷联式自动垂直钻井系统是胜利油田钻井工艺研究院自主研发的垂直钻井系统，已在多口井中进行了现场实验，取得了不错的效果并得到了现场实验数据。本文基于捷联式自动垂直钻井系统的现场实验数据，对所获得的现场实测数据进行了初步处理及分析，提取了能够反映底部钻具运动状态的特征参数——三轴加速度数据及三轴磁通量数据。基于提取的特征参数，利用origin8.0数据分析软件对X轴磁通量实测数据进行频谱分析，利用编程计算了Z轴加速度的均值和底部钻具的转速，得到了反映底部钻具运动状态的计算结果。通过对捷联式垂直钻井系统的现场数据及处理结果的分析，建立了基于实测三轴加速度和三轴磁通量的垂直钻井系统底部钻具运动状态的判断方法。