本论文所开展的研究工作是国家自然科学基金项目“液控导向的自动垂直钻井工具的理论与技术(No.50574070)”和湖北省自然科学基金项目“垂直钻井的井下机电液系统闭环控制理论与技术研究(2004ABA002)”的一部分,主要是研究深井自动垂直钻进中对自动垂直钻具中的液压导向纠斜机构控制与实现问题。论文较详细地论述了目前国内外在自动垂直钻井技术及其工具研制方面的现状和进展,针对本校钻井控制研究室所研制的垂直钻井工具样机的结构特点,以及实钻工况、垂直钻井的工艺要求,提出了基于实时控制的微小井斜的井斜测量原理,通过计算证明了用重力加速计的X、Y轴作为测量轴来代替Z轴作为测量轴进行微小井斜测量具有明显的优势。对以单片机为核心的井下纠斜闭环控制系统的设计进行了详细探讨,提出了基于单片机的实时控制策略和控制算法,分析了井下实时控制中所存在的诸如振动、高温、噪声、空间结构狭小、控制能源受限、人工无法干预等特有问题,并针对这些问题,在单片机控制系统的硬软件设计中进行了有意义的探索。本文对单片机系统硬件设计中的总体设计以及采样、串口通信、显示及输出控制等电路给出了较为详细的介绍,对有关的软件实现也给出了必要的说明。所设计的单片机控制系统最后在室内对模拟钻具进行了实时控制实验,实验结果表明所设计的控制器在无振动工况对模拟井斜角的控制精度为0.1°,在有振动时能够对最小为0.25°的模拟井斜进行有效控制。