随着石油天然气需求的不断增大,油气资源的勘探开发深度也在不断增加。为了提高单井产量、降低油气开采成本,水平井、丛式井、大位移井等定向井的钻井数量越来越多,对井眼轨迹的控制精度要求越来越高。在此大背景下,各种提高定向井施工精度和施工效率的工具不断出现。其中应用最为广泛的是井底液力马达驱动的旋转导向工具。这种导向工具的地面与井底的通讯方法为泥浆脉冲(MPT)。这种通讯方式或数据传输方式传输速度低、传输数据量小、传输精度易受井底振动的影响。为了提高数据传输速度、克服泥浆脉冲传输(MPT)的缺陷,随后又出现了带缆钻杆(WDP)传输方式。为了确保WDP的传输质量与强度,需在钻柱上安装锂电池电源供电。由于受锂电池耐温能力和供电时间的限制,这种传输方法的适应井深受到限制。为了提高旋转导向工具的数据传输速度与钻井轨迹精度,消除高温高压对现有数据传输方式的影响,开发新一代旋转导向工具迫在眉睫。本研究呈现了双壁通缆钻杆的发展历程,提出了新一代电驱动旋转导向工具的概念和设计。论文从文献调研入手,收集分析了旋转导向工具方面的论文150余篇。分别从电驱动井底工具、泥浆驱动的旋转导向工具、带缆钻杆数据传输方法三方面,对水平定向钻进工具的研究开发历程、技术指标、不同工具的优缺点等进行了详细的分析与比对。从而确立了研究目标为:(1)提出一种基于电驱动的旋转导向工具的设计;(2)为双壁通缆钻杆建立三维模型并试制样品,为实际测试做好准备;(3)为实际测试建造了实验室测试台架。研究内容包括在SOLIDWORKS?程序中建立双壁通缆钻杆的三维模型,在与钻孔条件类似的静态和动态载荷下对其形变情况进行测试,加工出具有内置电触点的钻杆接头样品。研究方法主要是开发实验室试验台架,用于开展实验研究工作。目的是确定钻杆接头连接的密封性,并测量电缆芯线的绝缘电阻。在实验过程中记录五个测量点随着压力、温度和振动逐步上升的读数。其中振动指标是连续记录的。研究结果是在不同振动量、温度和压力的影响下,带有嵌入电触点的钻杆接头外肩“金属对金属”的密封效果均表现出其可靠性。为电机供电的新的电流引线设计成功地通过了实验室测试,图形和实验测量数据证实了这一点。主要创新点是为设计新一代电驱动旋转导向工具提供了技术解决方案,在实验室条件下测试了电流引线原型。作为研究工作的一部分,本研究申请并获得了三项发明专利。这种设备的研发对研究钻井作业的自动化和远程控制方面都有极大的意义。国际合作方面的成就包括:在研发新型电驱动旋转导向钻井工具过程中组建了中俄两国的科研、产业化团队。实验实施方面,在中国地质大学(北京)的监督下,由骄阳山水(江苏)油气工程技术有限公司协助进行了接头原型和实验室台架的生产、制造和采购。