在石油钻井过程中,钻柱承载着大量的工作,因而井下钻柱部分常常出现许多故障和问题,且这些问题大多都是由于钻柱的弯曲变形与套管壁产生磨损及振动造成的。为了防止这些问题并且延长钻柱的寿命,人们从事了各种各样的研究,许多诊断控制方法也随其提出。而对钻柱故障和问题的根本研究还是要落在钻柱的受力和变形上,所以对钻柱的故障仿真必须以力学为主体得到受力的薄弱点从而进一步分析。本文以石油钻柱为研究对象,针对常见的中井钻柱的力学特性及动态振动进行深入研究。利用实体建模建立起钻柱的数字化模型,运用有限元分析软件ANSYS对井下钻柱在自重、钻压、扭矩三种力的作用状态下的典型工况进行了有限元静力分析,得出钻柱的应力、应变特性,检验出钻柱的受力薄弱点和易生故障部位,利用ANSYS软件对钻柱进行模态分析,得到钻柱的前10阶固有频率和振型,并且分析这种结构在正常环境工作时与外界发生共振的频率和转速；通过瞬态动力学分析得到钻柱在瞬态冲击下的应力、位移变化规律,为故障的发生点提供理论仿真依据。并且在文章中提出了基于小波包神经网络的故障诊断方法,利用小波去噪和神经网络进行诊断,这样就可以有效和准确的对井下的故障作出判断。最后对常见的钻柱振动和井斜问题介绍了有效的控制方法。给钻柱的一般状态下的故障的处理提供了依据和方向。