旋转导向钻井技术在定向井、水平井、丛式井等油气田开发井型中发挥着越来越重要的作用,相比于滑动导向钻井技术,具有钻速快、摩阻小、井眼轨迹光滑、可实现精确闭环控制等的优点,但其主要技术被国外石油公司垄断,国内对它的研究距离国外成熟技术还有很大差距,且有关旋转导向技术与小井眼钻井技术的结合,国内研究甚少。故加大旋转导向技术研究,对突破国外技术封锁、强化我国油气田开发意义重大。通过国内外文献资料的调研,比较分析了各类旋转导向钻井工具的优缺点,并在此基础上提出了一种小尺寸的旋转导向执行机构设计方案。该导向执行机构创新性地采用磁驱动装置作为液压动力源,相比常规旋转导向钻井工具,具有井眼适应范围广、造斜能力大、耐高温能力强的优点。本文综合考虑导向执行机构设计方案的特点与机电液一体化的设计理念,通过理论研究和软件仿真对导向执行机构进行了设计计算和分析研究。根据设计方案,设计了导向执行机构的结构,其主要由主体骨架、轴承及密封组合、动静液路连接套和液压推靠模块组成,并对结构中的关键零部件进行了有限元分析,验证了主要结构体能够满足于各种工况下的强度设计要求。经过文献调研,阐述了井眼轨迹根据偏差矢量进行控制的原则;通过力学矢量合成与分解分析了三翼肋推板推靠井壁的特点,并在此基础上对三翼肋控制的三种方案进行了仿真比对,最后优选出60°分区控制方案。对导向执行机构液压系统进行了设计,介绍了其开启方法,论证了其保持恒定压力的条件;通过对液压系统的特点及PID控制仿真结果的分析,提出了控制量变斜率累加的控制方法,并经Simulink仿真证明该控制方法具有响应平稳、无振荡和超调的优点;计算了液压系统中泵的负载;通过磁场有限元仿真和动力匹配完成了磁驱动装置的计算选型,并根据经验公式完成了磁驱动装置中涡流损失的计算,验证了选型的合理性。本文所做工作为实际旋转导向钻井工具的设计和生产制造提供了理论支撑。