大位移水平井段能使井筒与更多的油藏储层进行接触,改善油藏储层的流动状况并获得较大的排泄区域,从而提高油气单井的综合采收率。国内通常采用滑动式复合钻井技术完成该井段的钻井作业,在钻进过程中井眼对钻柱的摩阻较大,限制了水平井段的延伸长度。因此必须研究一种适合于大位移水平井段的全旋转钻进的稳斜钻井系统。本文以现有的调制式旋转导向钻井工具(MRST)为基础,针对于大位移水平井段钻井的特殊工况,定性、定量的研究一种适用于大位移水平井段的旋转稳斜钻井系统。该系统设计三个泥浆液流分配盘阀,将控制功能细化,利用三维建模软件SolidWorks完成三盘阀的设计。利用MATLAB分析三盘阀开孔角度大小与旋转稳斜工具执行机构作用力的关系,进一步优化设计三盘阀结构。设计步进电机驱动控制上盘阀,控制旋转稳斜工具在水平段进行井斜、方位调整。对不同的步进电机运行曲线进行分析比较,利用Simulink进行仿真模拟,分析并确定最适合该控制方法的运行曲线。设计偏心重力式自然稳定平台控制中盘阀,提供给控制系统以定位力矩,将旋转稳斜工具的测量、存储、控制、传输功能及硬件集成于该稳定平台。通过力学分析建立力学模型,用Simulink分析偏心重力式自然稳定平台在不同工作状态下的受载情况,并运用正交试验完成了稳定平台的优化。整体钻井系统内部结构更加简洁,不仅能够在大位移水平井水平段钻井过程中实现稳斜钻进,而且在必要时也可以实现井斜与方位的调整。本论文对大位移水平井段旋转稳斜钻进系统的进一步研究具有指导性意义。