在高陡构造等复杂构造地区，国内迫切需要能实时控制井斜、成本较低、效率较高的防斜打直技术。国外钻井技术服务公司研制的自动垂直钻井系统已经在高陡构造等易斜地层的现场应用中取得了良好的效果。国内处于该项技术的研究阶段，因此开展“自动垂直钻井系统底部钻具组合的力学性能研究”是十分必要的。 针对自动垂直钻井系统底部钻具组合的不同形式，应用纵横弯曲法建立了普适的一维和二维力学模型。基于对钻头和地层各向异性的考虑，根据钻头和地层相互作用模型，提出了理想井斜趋势角、钻头异性井斜趋势角、地层异性井斜趋势角的概念，完善了井斜趋势角的工程概念，在各向异性钻头和各向同性地层作用的二维钻速方程的基础上，推导了各向同性钻头和各向异性地层相互作用的二维钻速方程及各向异性钻头和各向异性地层相互作用的二维钻速方程，建立了钻头异性井斜趋势角，地层异性井斜趋势角，井斜趋势角的计算模型，建立了一种综合考虑钻压、钻头侧向力、钻头转角、井斜角、地层倾角及钻头和地层各向异性指数的以井斜趋势角为指标的钻进趋势预测方法。利用所建立的力学分析模型和钻进趋势预测方法，分别对自动垂直导向块和稳定器的配合位置、井斜角、井眼扩大率、钻井液密度、钻铤刚度、钻压、井眼曲率等因素对自动垂直钻井系统的造斜能力的影响规律进行了研究。同时依据所建立的模型和钻进趋势预测方法，编制了自动垂直钻井系统底部钻具组合力学分析程序，利用该程序可以对自动垂直钻井系统底部钻具组合进行一维和二维力学分析，计算钻头侧向力、钻头转角、井斜趋势角，钻具组合在一定工况下的降斜率，可以根据防斜要求为自动垂直钻井系统底部钻具组合的设计提供理论依据。