随着国家“三深一土”战略以及大陆科学钻探等项目的实施,海洋、极地以及地球深部等领域的研究逐渐增多,钻探工程的研究方向也逐渐向这些领域拓展开来。但随之出现的问题也愈发增多,其中井斜问题就是钻探工作中较为普遍的问题之一。而为了垂直钻进而采取的传统的被动防斜打直措施,如钟摆钻具及塔式钻具等又会对钻井效率产生较大的影响。自动垂直钻进系统在一定程度上有效地解决了传统的防斜打直技术措施的牺牲钻压换取垂直钻进的做法,在一定程度上能够有效地提升钻井的效率以及安全性。深部地质钻探作为深部地层探测的关键手段,也同样面临着井斜问题。但由于国外只租不卖、国内尚未成熟,且现有垂钻系统基本上都不能满足深部地质钻探的应用需求,因此迫切需要研制出一种小直径取心式垂钻系统。而推靠机构作为垂钻系统中的主要部分,在垂钻系统研制初期对推靠机构进行合理设计与性能测试就显得尤为重要。本文创新性的采用密封推靠原理对小直径取心式推靠机构进行了设计,该推靠机构能够满足深部地质钻探的小直径及取心等需求。对该推靠机构的推靠纠斜原理进行了说明,同时对主要组成部分进行了设计校核。通过校核分析结果可知该推靠机构在理论上能够满足井下的工作需求。针对其工作环境,进行了受力分析,并对其推靠力及其影响因素进行了分析,从而为后续对该推靠机构进行性能测试提供理论依据。为在垂钻系统研制初期对推靠机构的性能进行测试,本文通过设计了一套推靠机构试验系统来对推靠机构的性能进行可行性验证。对试验系统的主要组成部分进行了设计说明,并对试验系统的各个部分进行了设计、选型及校核,同时初步对该试验系统进行了可行性验证,结果表明,该系统实现了设计目标,这为下步对推靠机构的试验分析评价奠定了基础。同时利用试验系统对推靠机构的性能进行了试验研究,得到了其推靠力、泄漏量以及响应情况等相关关系曲线,并对试验结果进行了分析。分析结果表明:该推靠机构达到了设计目标需求,能够较好地适用于深部地质钻探,这为后期垂钻系统的研制奠定了坚实的基础。