石油作为工业发展的血液,不仅是动力燃料的来源,其提炼物更是深入到我们生活的方方面面。随着开采深度的加深,钻井难度的加大,要求螺杆钻具性能更高,螺杆钻具设计的好坏影响着钻探工作的效率及水平。因此螺杆钻具投入钻井工作前,需要进行性能参数检测,一般是在螺杆钻具试验台上进行的。本文采用的螺杆钻具及其试验台来源于企业,采用有限元分析软件ANSYS作为分析平台,在已有分析实例的基础上,对螺杆钻具进行流固耦合计算和模态分析。本文主要从两方面研究螺杆钻具。第一是通过分析螺杆钻具的结构特点和工作原理,根据线型特点建立离散点并通过MATLAB曲线拟合生成螺杆马达的线型,构建了螺杆马达的有限元模型,利用ANSYS对螺杆马达进行了静力分析和流固耦合计算,得到了高压钻井液的压力分布和速度分布规律,通过分析对螺杆马达定子进行优化。第二是对螺杆马达定子进行模态分析,构建试验台机架有限元模型并进行模态分析,计算试验台其他设备的固有频率,将螺杆马达的固有频率与其他外激励源的频率进行对比,对螺杆马达转子进行优化。通过以上两方面对螺杆钻具及其试验台设计研究,得出了螺杆钻具在试验台上的优化结果。一方面流固耦合计算显示定子衬套的脆弱部位是定子与转子的啮合处,提出优化螺杆马达的方法,通过在外径160mm的衬套减少5mm的厚度进行优化,优化结果显示减少5mm后的定子衬套总变形减少,转子的密封压力增大,密封性得到增强;另一方面模态分析显示螺杆马达转子不会与试验台及其它激励源发生共振,结构变形小,满足试验要求。通过对螺杆马达转子中心去除直径40mm的圆柱材料进行轻量化设计,并经过分析验证了优化后的马达转子符合工作要求,提高了螺杆马达的性能,为以后的研究改进提供了参考。