水平井钻井中钻柱滑动摩阻的预测与控制是其亟待解决的关键技术难点。水力激振器被广泛用于降低钻柱滑动摩阻,但现有的理论研究尚未完全揭示轴向振动的减摩阻机理。表面织构技术已被证实是一种有效的减摩阻措施,具有良好的应用前景。针对水平井钻井对降低摩阻的迫切需求,本文提出将振动减摩阻技术和表面织构技术相结合来降低滑动摩阻,通过叠加两者的技术优势,以期形成一种更高效的钻柱减摩阻方法并揭示其减摩阻机理。首先,建立了凹坑型非光滑钻柱与井筒接触在动压润滑下的物理模型,采用数值模拟和滑动摩擦试验开展了凹坑型表面减摩阻影响因素分析,形成了有效的凹坑几何参数优选方法,并揭示了凹坑型表面织构的减摩阻机理。研究结果表明,凹坑能提高试样的摩擦学性能,其最优几何参数受工况条件影响显著,在本文试验条件下取得的最大减摩率为26.61%。其次,为了提高低速滑动条件下凹坑型非光滑钻柱的摩擦学性能,将纵向振动叠加到凹坑型表面上,通过数值模拟和振动摩擦试验研究了振动参数对凹坑型表面摩擦学性能的影响规律。研究结果表明,凹坑型表面和纵向振动协同作用时,试样的摩擦系数降低了24%-39%,减摩阻效果受振动速度幅值影响显著,微振动能提高凹坑型表面的承载力并将储存在凹坑内的润滑剂拖拽出来,从而改善摩擦副之间的润滑条件。然后,改进了粗糙表面的弹塑性接触模型和动态摩擦模型,推导并验证了模型的解析解,从微观微凸体接触的角度开展了纵向振动减摩阻影响因素分析。结果表明,纵向振动的减摩阻效果受振动参数和工况条件影响显著,在振动减摩阻的应用中应保证振动速度幅值大于滑动速度。纵向振动主要通过改变接触表面微凸体之间的相对滑动速度,引起微凸体切向变形的大小和方向发生变化,从而降低平均摩擦力。最后,基于修正的动态摩擦模型,建立了考虑钻柱屈曲的凹坑型非光滑钻柱有限元动力模型,开展了钻柱轴向振动减摩阻影响因素分析,并采用量纲分析和数据拟合方法推导出了钻柱轴向振动传播距离的经验公式。结果表明,激振器参数对轴向振动的减摩阻效果影响显著,在钻井作业中,应根据实际工况,结合轴向振动的传播距离优选激振器参数,而且钻柱叠加凹坑型织构后,轴向振动的减摩率提高了1.6%-17.1%。本文通过理论分析、数值模拟和试验研究证明了应用表面织构和轴向振动的协同作用降低滑动摩擦力是切实可行的。研究成果可为水平井减摩阻技术的发展提供理论支撑,对提高复杂油气资源的勘探开发效率有重要意义。同时,表面织构和振动的协同减摩阻理论可为降低钻井工程中其他机械部件的摩擦力提供新方法。