随着石油工业的发展,我国油藏开发形势越来越严峻。一方面,大部分油田已相继进入开发后期,新探区块大部分处于特殊环境,如海洋、滩海、沙漠等地区,这就使得勘探开发难度和成本大大增加；另一方面,老油田为实现稳产,面临着大量的边缘油气藏、独立小油气藏、复杂断块油气藏、超薄油气藏等难动用储量的开发问题。为了节约开发成本和提高石油产量,需要对那些受地理位置限制或开发后期的油田进行开发,这种勘探开发形势的需要推动着井型的演变与发展,大位移井、超薄油层水平井、多分枝井等复杂结构井在油气田勘探开发中所占的比例越来越大。在这些复杂结构井中,传统的钻井技术已不能达到要求,于是出现了导向钻井技术,并且随着复杂结构井的不断增加,导向钻井技术的作用越来越明显。导向钻井技术是20世纪90年代国外发展起来的一项尖端自动化全新钻井技术,是当今世界上钻井技术发展的最高阶段,代表着当今高精度定向钻井技术的方向,是钻井技术一次质的飞跃。导向钻井技术配合先进的随钻测量技术和井下控制技术,通过双向通讯方式,在进行井下测量信息实时反馈的同时,还可以实现工具造斜能力的井下自动调整,从而实现井眼轨迹的连续、自动(闭环)控制,使复杂井眼轨迹的实现能力得到了极大的提高,并且大大提高了钻井效率和开发效益。使用导向钻井技术进行钻井作业时,不需要频繁起下钻就可以实现三维井眼轨迹控制,自动化程度高,且具有井眼轨迹更光滑,减小了卡钻风险,延伸距离更大的优点,对保证井眼轨迹质量,提高钻井速度和效率,满足复杂结构井的需求都有重要意义。世界上已有多家公司开发出了自己的导向钻井系统,研制成功了多种导向钻井工具。目前已开发应用的导向钻井工具按工作方式基本可以分为三类：静态推靠式、动态推靠式和静态指向式。而指向式高造斜工具的发展已成为提升导向钻井技术的关键,也是今后井下闭环高精度导向钻井技术发展的方向,但我国对指向式高造斜工具还没有展开相关的研究工作。目前导向钻井技术将仍处于快速发展阶段,国际竞争十分激烈,在未来若干年内该技术仍将由国外大公司垄断。要打破国外技术垄断与封锁,有必要对这种具有发展优势的指向式高造斜工具进行深入的研究,研究出具有我国自主知识产权的指向式高造斜工具,对于快速缩小我国在本领域跟国际水平的差距,实质提升我国高精度导向钻井技术的研究水平具有重要的意义,对于开采我国进入开发后期的油田、海上油气资源和复杂地质油气资源具有重要的现实意义,并且能显著提高我国深层油气资源勘探开采能力,突破我国石油钻井关键技术的瓶颈,增强我国石油钻井领域的自主创新能力,提高我国石油供给能力,保障我国经济可持续发展。本文针对目前油藏勘探开发形势开展相关研究,在查阅大量国内外相关技术文献资料的基础上,熟悉掌握目前该技术存在的不足与难点,对国内外目前大型油气田开发的形势进行调研,针对我国油藏勘探开发的特殊环境,对指向式高造斜工具进行深入研究。首先分析了指向式高造斜工具的总体方案,提出了该工具的控制方法,并对工具总体结构进行了分析与设计；然后通过对比分析各种类型稳定器的功能、服役条件、运动状态,进行了高造斜工具防旋转装置的类型选择；接着设计了防旋转装置的总体结构,并对关键件进行了研究；最后对防旋转装置的井下受力情况进行了分析,建立了静力学模型和方程,并对其求解和优化；对滚轮进行了有限元分析,验证了该装置工作的可靠性,并对防旋转装置进行了动画仿真。