随着石油需求的不断扩大,石油勘探技术快速发展,大位移井、长水平井、从式井等特殊工艺井施工逐渐增多,旋转导向技术的应用逐渐增多。国外三大油服公司垄断了该技术,国内定向钻井以常规螺杆钻具为主,在降本提速背景下,急需开展相关技术研究突破。本文综述了螺杆钻具定向结构原理和指向式旋转导向工具的结构原理,通过运动学和运动模型仿真,确立了双偏心环导向机构,通过室内试验和模型样机试验,得到了对模型样机井斜角的控制方法与结构原理,为后续简易旋转导向工具开发奠定了基础。本文研究工作包括以下内容:1.综合分析了国内外螺杆钻具研究状况,提出基于螺杆钻具实现旋转导向钻井的设计思路。2.介绍螺杆钻具导向结构与机理,以及国外旋转导向工具的调节机构原理,分析双偏心环控制调节机构的原理,得出工具调节角度与偏心环设定的旋转角度的数学模型。3.开发了一套简易的以内部传动轴方向可调的导向控制螺杆钻具,实现井下旋转导向钻井的基本功能,进行了必要的受力分析与测试,并设计基于双偏心环的导向装置,实现角度分级控制。4.分析了井眼轨迹测量仪器的基本原理及其发展,设计了井下导向螺杆的测量与控制系统。5.通过室内样机完成了井下导向螺杆闭环系统的构建,实现了井斜角的测量与控制,突破了螺杆钻具的井下指向式导向控制,为未来实现指向式旋转导向钻井工具系统奠定基础。