旋转导向钻井技术代表了当今导向钻井技术的先进水平。目前,国内已研发出静态推靠式旋转导向钻井工具,已经开展了现场试验和初步应用。在钻井过程中,由于各种复杂因素的影响,实钻轨迹往往偏离设计的井眼轨迹。如何精确地控制井眼轨迹是旋转导向系统的主要技术难点之一。科学的井眼轨迹预测不仅可以预测实钻井眼轨迹参数、优化底部钻具组合,而且可以提高井眼轨迹控制精度。本文针对静态推靠式转导向系统的井眼轨迹预测开展研究工作。考虑到现实中不存在完全刚性的井壁及稳定器与井壁接触位置不能预先确定,采用纵横弯曲梁法,假设井壁为文氏地基,建立了弹性井壁和稳定器与井壁接触位置未知条件下静态推靠式旋转导向钻具组合力学模型,为井眼轨迹预测做准备。以钻头与地层相互作用模型为基础,推导出了考虑地层影响的井斜趋势角和方位趋势角,进而给出实用的井眼轨迹预测方法以及地层与钻头各向异性指数的反演方法,并用实钻数据对井眼轨迹预测方法进行了检验。分析了钻进参数、井斜角、井壁弹性、钻头各向异性指数、地层参数及钻具结构参数等对造斜率的影响规律,并以提高造斜率为目标,应用正交实验设计分析方法对钻具结构参数进行了优化,为旋转导向系统的研制和应用提供理论指导。针对静态推靠式旋转导向工具的工作原理,给出了井眼轨迹调控指令的选择方法,给定井眼轨迹控制要求,可确定所需导向合力大小和工具面角。根据建立的理论模型,编制了与静态推靠式旋转导向系统配套的应用软件,主要功能有:底部钻具组合力学分析、井眼轨迹预测、井眼轨迹调控指令选择和地层与钻头各向异性指数反演。研究结果表明:本文建立的静态推靠式旋转导向系统井眼轨迹预测方法能够满足钻井现场需要;地层较软时井壁弹性对造斜率的影响不可忽略;地层参数对造斜率也有着重要影响;给出了提高造斜率的底部钻具组合优化方案。