为了提高软硬交错及偏软地层的机械钻速,提出了同时给PDC钻头提供高频低幅的往复轴向谐振载荷和扭转谐振载荷的复合谐振钻井方法.建立了复合谐振作用下切削齿的运动轨迹模型,研究了切削齿的动态前角及切削齿前端岩屑的摩擦力变化.分析结果表明:复合谐振钻井方法能增加切入状态时的动态前角,降低切深抗力,增加切削深度;能使切出状态时岩屑所受的摩擦力的方向发生反转,有利于岩屑的排出.基于提出的复合谐振钻井方法,研制了复合谐振钻井工具并在钻井现场进行了试验.试验结果表明,使用复合谐振钻井工具后,与邻井相同层位相比,平均机械钻速提高了37.9％,且起出后的PDC钻头新度较高.研究结果可为应用复合谐振钻井方法提高软硬交错及偏软地层的机械钻速提供依据.