随着勘探开发需求的持续增加,钻井工作量大幅度上升。目前钻井方式主要为转盘带动钻杆的旋转钻井方法,这种方法具有较大不足。一方面,钻杆振动会大大减少井下钻具的寿命;另一方面,钻杆跨度太长造成能量损耗太大,作业效率较低。本文提出使用组合钻井装置钻井的方案,并对其进行参数优化。主要研究内容如下:组合钻井装置由爬行器、井下动力钻具、防失速工具和钻头四大部分组成。通过研究各个部分的结构形式与工作特性,结合井下钻进的特点,最终确定出合理的结构方案:爬行器选择由钻井液驱动的WWT型爬行器;井下动力钻具选择适合低钻压、大扭矩的螺杆钻具;钻头使用PDC钻头;并且设计了防失速短节。针对所确定的组合钻井装置的结构方案,进行了四大组成部分三维模型的建立。包括各个部分的零件模型、装配体模型的建立以及组合钻井装置的总装配体模型的建立。对防失速工具进行了运动仿真,验证了结构方案的合理性与可行性。通过参考钻具标准连接螺纹,设计出连接件的结构。分别使用数值方法、ANSYS有限元分析软件对连接螺纹进行了螺纹牙受载分析与结构静力学分析。通过对连接螺纹结构中应力分散槽的圆角半径进行优化,得到了最优圆角半径,优化后连接螺纹处的应力集中现象得到了很好的改善。对组合钻井装置钻进水力参数进行优化。在传统的水力参数优化的基础上,考虑了螺杆钻具的压降和循环压耗,确定了适合组合钻井装置钻井的钻进水力参数优化方法。通过对具体钻井实例进行优化设计,验证了钻进水力参数优化方法的正确性。本文为爬行器应用于钻井的进一步研究做了有效工作,并且为组合钻井装置钻井的钻进水力参数优化研究提供了一定的依据。