随着油气的进一步开采,面临高陡构造地质条件越来越多,但防斜打快技术难题尚未得到根本解决。基于此,国外研发了自动垂直钻井工具,并应用于油气勘探开发。自上世纪90年代,我国已开展了垂直钻井导向工具相关理论和技术研究,并研制了新产品,在井场实钻,纠斜效果得到有效改善。为进一步提高国产导向工具性能,本文针对课题组研发的AADDS-I型自动垂直钻井导向工具,对其纠斜机理、控制方式等进行较深入研究,论文所做的主要工作如下：(1)分析了基于单双缸混合控制模式的原导向工具性能不足之处,包括：纠斜力大小不可调、纠斜力方向与重力高边不能精准重合和浮动导向套易随机转动等；根据原导向工具的纠斜工作原理,探究纠斜力大小和方向不可调的原因,通过计算得出保证浮动导向套相对井壁静止不转时纠斜块所需的基础推靠压力,分析强振工况下纠斜缸压力变化特点及其对浮动导向套随机转动的影响；(2)通过分析纠斜力大小和方向连续调节的机理,提出了三缸比例控制导向模式。该模式对三纠斜缸在基础推靠压力之上进行压力比例关联调节,能实现纠斜力方向与重力高边一致,同时浮动导向套具有较好的自动对中功能,在强振工况下,井壁与支撑块间的摩擦力矩抑制浮动导向套的随机转动,并计算给出了三缸比例控制导向模式下的基础压力值。提出采用动压反馈装置提高纠斜力的稳定性,以提高工具的随钻测控精度,并进行了理论研究、仿真优化与试验验证；(3)研究了基于脉宽调制(PWM, Pulse Width Modulation)的三缸比例导向控制实施途径,实现纠斜力大小和方向连续可调。研究井下特殊工况液压系统的PWM信号断电脉冲宽度与目标压力的对应关系、断电脉冲位置对压力波动幅值的影响,利用模拟实验装置进行了导向块压力调节和纠斜性能实验验证,与单双缸混合控制模式进行对比分析。在此基础上进一步探讨了导向液压系统多脉宽合成调制(NPWM)技术,为进一步提高该方法的控制精度作了探索；(4)研究了基于连续模拟信号的三缸比例导向控制实施途径,分析了直动式比例溢流阀的结构参数对压力稳态偏差和动态特性的影响,并研究了其在带动压反馈装置的导向液压系统中的压力控制特点,为工具纠斜力连续实时调节提供了另外一种实现途径,可提高工具对地质的适应性。