导向钻井工具是钻特殊结构井的必用工具,其工作状态的好坏直接影响钻井工程是否能正常进行。监测导向钻井工具在井下的工作状态,不仅能为工具提出地面后的故障原因分析提供依据,以改进工具的设计,也可为进一步采取措施,自主排除故障提供技术积累。所以,对导向钻井工具工作状态的监测非常必要。但由于导向钻井工具工作在井下,具有不可直接观测的特点,对其故障分析和自主诊断造成了极大困难。本文针对导向钻井工具的监测问题开展了研究,主要工作内容和研究成果如下:1.结合工程实际,从导向钻井工具的机械结构和控制系统结构分析入手,提出了表征导向钻井工具工作状态的特征参数;基于工具的动力学分析,建立了导向钻井工具常见故障状态的判断准则,包括稳定平台故障、涡轮电机故障、轴承故障、盘阀故障等的判断准则。所提出的这些特征参数和判断准则对于分析井下工具的正常工作状态,判定其故障状态,具有普遍性意义。2.分析了导向钻井工具工作状态的监测需求,提出了监测系统的总体方案,采用存储器阵列方法有效扩大了存储空间;研究了数据的优化存储问题,提出了变采样周期的优化存储策略,以实现在有限的存储器中尽可能长时间地记录工具工作状态数据。3.设计了信号检测、信号处理、数据采集、数据存储、数据读取与数据通信电路,编写了核心程序代码,并对监测系统进行了系统集成和部分测试,测试表明该设计是合理的。这些工作成果对于研究井下工具的可靠性,分析井下工具的故障原因,具有工程应用价值。