自动垂直钻井工具是一种带有井下闭环控制系统,可实现井下主动纠斜,保持井壁垂直,具有较高技术含量的先进钻井工具。由于自动垂直钻井工具工作于数千米深井下,考虑到井下复杂工况和环境影响,其上液控导向机构的构成将不同于常规的液压系统,对其性能提出了较高的要求。本文详细阐述了自动垂直钻井工具的研究意义及国内外发展现状,介绍了其结构特点以及推导出液控导向机构完整的数学模型。利用仿真软件包AMEsim搭建符合实际功能的液控导向机构液压仿真模型,并在接近实况下进行动态仿真,揭示了该液压系统的特有性能。通过构建液控导向机构液压系统测试实验台对液控导向机构进行了实验,比较实验与仿真结果,证明了常压下的仿真与实验基本一致,所建立的液控导向机构的仿真模型是正确、可靠的。而后利用此仿真模型对超常环境压力下的液控导向机构进行了数字仿真,仿真结果表明由于超常环境压力的工况可改善系统油泵吸油性能,提高纠斜油缸的响应速度,因此液控导向机构具有适应超常环境压力的特性。目前对液控导向机构还无法进行近实况的实验,本文提出利用仿真软件对该机构进行模拟实况的数字仿真是一种经济、实用的研究方法,而且仿真结论还得到了实验的验证,因此本文所研究的内容为液控导向机构的研制提供有益的借鉴。