一种柔性导向钻井工具的制作方法

本发明涉及钻井、钻孔技术领域，特别涉及一种柔性导向钻井工具。

背景技术：

本发明涉及一种钻孔技术，其涉及钻井、钻孔技术领域。特别是一种实现小孔眼可控轨迹分支钻井的装置及方法。为提升渗透性地层实现注入或采出效果、提升压裂裂缝形态的可控性，最终实现降本增效的效果。现有的导向钻井技术主要有井下马达导向钻井技术和旋转导向钻井技术。上述技术可达到的最大造斜率一般不超过15°/30米，均无法实现曲率半径小于60米的钻井可控轨迹短半径导向钻井。现有技术中还存在诸多无法有效控制井眼轨迹的径向或短半径钻井技术，此类技术对地下资源开发利用效果不佳。然而针对转弯半径小于10米的极短半径钻井领域，现有径向钻井技术或短半径钻井技术不具备导向功能，无法实现井眼轨迹的控制。由于目前使用的旋转导向系统先天性的无法被弯折，几乎不可能适应短半径钻井实际需求，并且无法在旋转钻井条件下实现短半径至极短半径定向钻井。现有技术中的其他有关产品也均存在无法在旋转钻井条件下实现井眼轨迹控制的功能，导致严重的拖钻压问题。上述短-极短半径钻井也包含通过所述短-极短半径井段，在短-极短半径井段的井底端继续进行导向钻井。其特殊的技术效果在于，可以钻出直径为主井眼直径5％-50％范围内的分支井，方法可以在主井眼内实现低成本的可控孔眼轨迹的小直径分支钻孔。

针对上述问题，本发明提出了有效的解决方案。即通过将电驱动执行器、液压分流装置设置于不同短节承载短节的方式减小各个承载短节的长度，以达到大幅度提高柔性导向钻井工具通过性能的目的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能实现短-极短半径井眼定向钻进或通过短-极短半径井眼实现其延伸井段定向钻进的柔性导向钻井工具。

为达到上述目的，本发明提供了一种柔性导向钻井工具，其包括：

钻具传送系统、导向钻进短节、柔性驱动钻柱和刚性驱动钻柱，导向钻进短节、柔性驱动钻柱和刚性驱动钻柱依次连接；

钻具传送系统包括传送管柱和转向器，所述转向器连接于所述传送管柱下方，所述传送管柱设置于主井眼内部，所述刚性驱动钻柱设置于所述钻具传送钻柱内部，并能在所述传送管柱内部上下活动；

导向钻进短节，其包括钻头和导向短节本体，所述导向短节本体上设置有偏转导向机构，所述钻头设置于所述导向钻进短节下部；

驱动短节，所述驱动短节通过至少一个万向传动机构连接于所述导向钻进短节与所述柔性驱动钻柱之间；

所述驱动短节包括电驱动执行器，所述偏转导向机构包括液压分流装置和液压导向执行机构，所述电驱动执行器通过柔性跨接连杆驱动液压分流装置，从而周期性地将导向短节本体上的贯通流道中的高压钻井流体与液压导向执行机构连通；

柔性驱动钻柱，能传递钻井动力，所述柔性驱动钻柱内部设置有沿轴向贯通的贯通结构，能沿柔性驱动钻柱轴线方向形成贯通空间；

柔性驱动控制系统，其包括电驱动执行器、柔性跨接连杆、偏转导向机构，所述柔性跨接连杆包括铰接接头、万向节、挠性杆/管、弹性杆/管中的任意一种或组合；所述柔性跨接连杆设置于所述驱动短节至导向钻进短节间的贯通空间中，所述电驱动执行器设置于所述驱动短节内部且与所述导向钻进短节至少间隔一套万向传动机构；所述柔性跨接连杆的两段分别与所述电驱动执行器和所述液压分流装置连接；

具体的，所述柔性跨接连杆“往复运动”是指沿柔性驱动钻柱的轴线方向往复运动，即向上方或下方往复运动；所述柔性跨接连杆“旋转”是指所述柔性跨接连杆以柔性驱动钻柱的轴线为旋转轴旋转；所述柔性跨接连杆“摆动”是指以柔性驱动钻柱的轴线为旋转轴摆动；所述万向传动机构为铰接结构和扭矩传递件形成的万向节结构，或，所述万向传动机构由铰接结构和独立万向节构成，或，所述万向传动机构为铰链式万向节，所述柔性驱动钻柱中的万向传动机构的具体实现方式类似于柔性钻杆中各个短节间的连接结构，所述万向传动机构的具体设计结构为现有技术，本发明不再赘述。

其作用在于，可以在柔性驱动钻柱的贯通结构内跨越若干个万向传动机构对偏转导向机构实施控制，使电驱动执行器可以独立设置于导向钻进短节后方，避免电驱动执行器设置于导向钻进短节中。柔性驱动控制系统最大限度的缩短了导向钻进短节的长度以及其后方各个铰接点的偏转中心间的距离，使柔性驱动钻柱更容易通过高曲率井眼，并在高曲率井眼中传递钻井动力，并同时实现了对偏转导向机构的控制。具体实施过程中，由于柔性驱动钻柱中的各个承载短节间可以通过万向传动机构相互传递轴向力和/或承担扭矩，故电驱动执行器旋转所述柔性跨接连杆产生的反扭矩由柔性驱动钻柱承担，使本发明的技术方案得以实现。本发明中的钻头指在钻进过程中主要实现岩土破岩的结构，保径段或侧向切削齿的可设置于导向短节本体外侧任意位置。

具体的，导向钻进短节包括导向短节本体和钻头结构，所述钻头结构融合设置于所述导向短节本体下部，融合设置的具体方法为一体化制作或者通过丝扣连接，导向短节本体呈筒状，导向短节本体上设置有用于执行导向功能的偏转导向机构，偏转导向机构能驱动钻头按预设方向偏转，以实现在旋转钻井条件下驱动钻头偏转，从而改变井眼轨迹，进而实现超短半径钻井或通过超短半径井段继续进行导向钻井；

进一步，作为优选，柔性驱动钻柱包括多个由上至下依次连接的承载短节；相邻的所述承载短节之间通过万向传动机构传递钻井动力；或者，所述柔性驱动钻柱为弹性金属管，所述弹性金属管的平均外直径为钻头外直径的30％-70％；或者，所述柔性钻柱包括扭矩传递串列和承压软管，所述扭矩传递串列穿设于所述承压软管的内部或所述承压软管穿设于所述扭矩传递串列的内部；

需要说明的是，设置有电驱动执行器的承载短节即为驱动短节。

进一步，作为优选，所述电驱动执行器为电动机，其中所述电动机包括电动机转子和电动机定子，所述电动机定子与驱动短节本体固定连接；

所述液压分流装置包括转阀转子和转阀定子，所述转阀转子与所述电动机转子通过柔性跨接连杆相互耦接，所述电动机转子能驱动所述转阀转子相对所述转阀定子旋转，所述转阀定子与所述导向短节本体固定连接，所述转阀定子设置有多个分别与各所述液压导向执行机构一一对应的阀位；

所述柔性跨接连杆至少包括内置万向节或弹性杆。具体的，所述电动机转子的动力输出端与所述转阀转子的动力输入端采用内置万向节连接，或，所述电动机转子输出端与所述转阀的动力输入端采用弹性杆连接。所述电动机为可实现角度位置控制的伺服电机。

所述液压分流装置为转阀，所述电驱动执行器为电动机，所述转阀驱动于电动机，所述转阀转子与电动机转子采用内置万向节连接，用于实现传动。所述导向短节本体上设有贯通流道，所述电机能驱动所述液压分流装置能通过所述贯通流道与所述液压导向执行机构周期性相连通，所述电动机与所述驱动控制电路电连接。

进一步，作为优选，所述柔性跨接连杆包括内置万向节，所述柔性跨接连杆中的内置万向节设置于所述电驱动执行器输出端轴线与所述液压分流装置输入端的轴线的延伸线的焦点处。

具体的，所述电驱动执行器输出端轴线与所述液压分流装置输入端的轴线的延伸线的焦点为所述控制轴偏转中心，所述控制轴偏转中心与其外侧的万向传动机构偏转点保持同心。

其作用在于，由于所述电驱动执行器输出端轴线与所述液压分流装置输入端的轴线的延伸线的焦点为所述柔性跨接连杆的偏转中心，所述柔性跨接连杆的偏转中心与其外侧的万向传动机构偏转点保持同心。需要说明的是，所述控制轴偏转中心与其外侧的万向传动机构为导向钻进短节和驱动短节之间的万向传动机构。

进一步，作为优选，所述柔性跨接连杆包括跨接杆，所述电驱动执行器通过所述跨接杆与所述液压分流装置连接，所述跨接杆通过转动和/或轴向运动驱动所述液压分流装置向导向执行器机构分流高压钻井流体。

所述电动机转子和转阀转子通过内置万向节与所述跨接杆的两端连接，所述电动机转子能通过所述跨接杆驱动所述转阀转子相对所述转阀定子旋转。当导向短节与驱动短节间隔两个或多个万向传动机构时，则设置有多个跨接杆，各个跨接杆间通过内置万向节连接，邻近所述转阀的跨接杆与所述转阀转子采用所述内置万向节连接，邻近所述电动机的跨接杆与所述电动机转子采用所述内置万向节连接。

导向短节内部设置有液压分流装置，驱动短节内部设有电驱动执行器，所述电驱动执行器不能与液压分流装置直接实现铰接连接，故所述电驱动执行器通过跨接杆与所述液压分流装置连接，所述跨接杆通过转动和/或轴向运动驱动所述液压分流装置向导向执行器机构分流高压钻井流体。在本实施例中，作为优选，所述液压分流装置为转阀，所述电驱动执行器为电动机，所述转阀驱动于电动机，所述转阀转子与电动机转自通过跨接杆连接。所述跨接杆分别与电动机转子和转阀转子铰接连接，用于实现传动。需要说明的是，所述跨接杆通过转动和/或轴向运动驱动所述液压分流装置向导向执行器机构分流高压钻井流体。所述驱动短节与所述导向短节采用万向传动机构相铰接和/或所述驱动短节与所述承载短节采用万向传动机构相铰接。此外，所述万向传动机构至少包括一个能传递轴向力的传递万向节。例如十字轴万向节，或者任意万向节与球铰的组合。

进一步，作为优选，

所述柔性跨接连杆为弹性杆，所述弹性杆设置于所述柔性驱动钻柱内部的贯通空间中，所述弹性杆的两端分别连接电动机和所述液压分流装置，能使所述电动机转子驱动所述转阀转子旋转。所述转阀转子与电动机转子采用弹性杆连接，所述电动机转子通过弹性杆驱动转阀转子旋转。

进一步，作为优选，

所述跨接杆或弹性杆通过悬挂轴承悬挂于容置其所在的承载短节内部。

进一步，作为优选，

所述液压导向执行机构包括沿所述导向短节本体的周向间隔设置驱动活塞及活塞容置腔，所述驱动活塞包括连接于所述导向短节本体的筒壁上的驱动活塞和活塞容置腔，所述驱活塞能直接抵靠井壁或通过推靠肋翼间接抵靠井壁或通过摆动杠杆间实现导向功能，通过所述驱动活塞的伸缩驱动所述钻头按预设方向偏转。所述液压导向执行机构为若干套驱动活塞及活塞容置腔，是若干套可以在液压作用下伸缩并提供推力的机构。所述驱动活塞为圆形截面柱塞、非圆形截面的柱塞、非圆形截面的活塞或其他同等替代均属于本发明的保护范围。所述驱动活塞间接推靠井壁的方法包括通过抵推肋翼或推靠块向井壁传递推力。

进一步，作为优选，还包括驱动控制短节，所述驱动控制短节设置于所述驱动短节上方，其设有驱动控制电路，所述驱动控制电路通过跨接线路与所述电驱动执行器电连接。需要说明的是，所述跨接线路穿设于跨越万向传动机构内壁或贯通空间的电气线路，可用于传递电力和/或通讯信号和/或控制信号。具体的，可用于驱动控制电路对电动机的控制，也可用于电力传输。

进一步，作为优选，导向钻进短节的长度小于0.2米且小于钻头外侧直径的4倍，承载短节的平均长度小于0.15米且小于钻头外侧直径的3倍，以适用短半径或极短半径分支井的井眼300曲率，所述万向传动机构可自由偏转的角度范围大于2°；

所述导向钻进短节与柔性驱动钻柱的总长度大于分支井眼的轴线长度；

需要说明的是，导向钻进节和柔性驱动钻柱均可以随着分支井钻井进尺的增加而进入分支井段，即进入主井眼与分支井眼形成的窗口。在深井中进行分支井侧钻时，主井眼的井深远大于分支井段的长度。因此，本发明采用刚性驱动钻柱在主井眼内传递钻井动力将有利于减小钻井动力在传递过程中的损耗。即井口处的旋转钻井装置通过刚性驱动钻柱在主井眼内部将旋转钻井动力传递给柔性驱动钻柱。作为性价比最优的选择，所述刚性驱动钻柱为常规钻杆或钻铤串接而成的钻柱。

进一步，作为优选，还包括电源短节，所述电源短节设置于传送管柱内部且位于所述柔性驱动钻柱的上方，所述电源短节通过跨接线路与驱动控制电路电连接，所述电源短节可以是涡轮发电机或电池短节，通过跨接线路为驱动控制电路供电。

需要说明的是，当所述电源短节串接于所述柔性驱动钻柱中任意位置，所述电源短节的长度不得超过钻头外直径的4倍。当所述电源短节设置于所述柔性驱动钻柱的上方时，则对所述电源短节的长度没有要求。所述电源短节可以是涡轮发电机或电池短节。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明的柔性导向钻井工具，通过柔性跨接连杆对设置偏转导向机构，可以大幅度缩短导向钻进节的尺寸，提高所述柔性导向钻井工具在短半径井眼或极短半径井眼中的通过性，并使柔性导向钻井工具在旋转钻井条件下实现导向功能。偏转导向机构能驱动钻头按预设方向偏转，以改变井眼轨迹，从而实现短-极短半径定向钻井或通过所述短-极短半径井段完成其延伸井段的定向钻探；尤其是，在通过极短半径井段继续进行延伸井段钻探的应用中，导向钻进节和柔性驱动钻柱需要通过所述极短半径井段，因此，通过将偏转导向机构和电驱动执行器分别设置于不同的短节内，并用万向传动机构实现连接，使导向钻井工具具有很强的柔性。可以解决技术背景中描述的问题，即实现钻探短半径-极短半径井眼或通过所述短半径-极短半径井眼继续进行导向钻探。

由于驱动控制电路含有大量功率器件且需要散热空间，因此将驱动控制电路设置于驱动短节后方的驱动控制短节内，并通过万向传动机构实现驱动控制短节与邻近其他短节的连接，从而有效缩短了导向短节的长度，进而更容易在高曲率井眼里实现定向功能。可以更好的解决技术背景中描述的问题，即实现钻探短半径至极短半径井眼或通过所述短半径至极短半径井眼继续进行导向钻探。

本发明选用电驱动执行器为液压导向执行机构分配贯通流道中钻井流体，以实现向特定方向的导向，可以最大限度的节约导向过程所需额能量，对缩小机械结构和电路的体积起到至关重要的作用。

采用厚膜电路工艺制造本发明中指定功能的电路或模块，可以最大限度减小占用的空间，从而最大限度的缩小各个电路所在承载短节的轴向长度，达到最大限度提高所述柔性导向钻井工具通过性的目的。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明的柔性导向钻井工具处于工作状态时的示意图。；

图2是本发明的柔性导向钻井工具的第一种结构示意图；

图3是本发明的柔性导向钻井工具的第二种结构示意图；

附图标号说明：

100、导向钻进短节；

110、钻头；111、摆动杠杆；112、内铰接万向节；113、柔性跨接连杆；115、悬挂轴承；1131、内置万向节；1132、弹性杆；1133、跨接杆；

120、导向短节；121、导向短节本体；1211、贯通流道；1212、节流装置；

131、液压导向执行机构；1311、活塞容置腔；1312、驱动活塞；

140、电驱动执行器；141、液压分流装置；1411、转阀转子；1412、转阀定子；1413、钻头喷嘴；1414、沟通阀口；142、电动机；1421、电动机转子；1422、电动机定子；143、电磁阀；

150、驱动短节；

200、柔性驱动钻柱；

210、承载短节；

220、万向传动机构；

230、驱动控制电路；

240、跨接线路；

250、导向控制电路；

260、电源短节；

270、姿态测量模块；

280、驱动控制短节；

290、脉冲器；

300、井眼；310、分支井眼；320、转向器；330、刚性驱动钻柱；340、传送钻柱。

具体实施方式

为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本发明的具体实施方式。其中，形容词性或副词性修饰语“上”和“下”、“内”和“外”、“前”和“后”的使用仅是为了便于多组术语之间的相对参考，且并非描述对经修饰术语的任何特定的方向限制。在文中描述的“前方”和“后方”指的是沿钻进方向的前方和后方。另外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

为了解决上述问题，如图1～3所示，本发明提供了一种柔性导向钻井工具，其能实现短-极短半径井眼300钻进，和/或，通过短-极短半径井眼300完成其延伸井眼300的钻探。本发明中，极短半径井眼在本领域中尚无明确定义，其主要指转弯半径小于10米的井眼。

本发明的目的是提供一种能实现短-极短半径井眼定向钻进或通过短-极短半径井眼实现其延伸井段定向钻进的柔性导向钻井工具。

为达到上述目的，本发明提供了一种柔性导向钻井工具，其包括：

钻具传送系统、导向钻进短节、柔性驱动钻柱和刚性驱动钻柱，导向钻进短节、柔性驱动钻柱和刚性驱动钻柱330依次连接；

钻具传送系统包括传送管柱340和转向器320，所述转向器连接于所述传送管柱下方，所述传送管柱设置于主井眼300内部，所述刚性驱动钻柱设置于所述钻具传送钻柱内部，并能在所述传送管柱340内部上下活动，用于驱动柔性驱动钻柱旋转，实现分支井眼310钻探；

导向钻进短节100，其包括钻头和导向短节本体，所述导向短节本体上设置有偏转导向机构，所述钻头110设置于所述导向钻进短节下部；

驱动短节150，所述驱动短节通过至少一个万向传动机构连接于所述导向钻进短节与所述柔性驱动钻柱之间；

所述驱动短节包括电驱动执行器140，所述偏转导向机构包括液压分流装置141和液压导向执行机构131，所述电驱动执行器通过柔性跨接连杆113驱动液压分流装置，从而周期性地将导向短节本体上的贯通流道1211中的高压钻井流体与液压导向执行机构连通；

柔性驱动钻柱，能传递钻井动力，所述柔性驱动钻柱内部设置有沿轴向贯通的贯通结构，能沿柔性驱动钻柱轴线方向形成贯通空间；

柔性驱动控制系统，其包括电驱动执行器、柔性跨接连杆、偏转导向机构，所述柔性跨接连杆包括铰接接头、万向节、挠性杆/管、弹性杆/管中的任意一种或组合；所述柔性跨接连杆设置于所述驱动短节至导向钻进短节间的贯通空间中，所述电驱动执行器设置于所述驱动短节内部且与所述导向钻进短节至少间隔一套万向传动机构；所述柔性跨接连杆的两段分别与所述电驱动执行器和所述液压分流装置连接；

具体的，所述柔性跨接连杆“往复运动”是指沿柔性驱动钻柱的轴线方向往复运动，即向上方或下方往复运动；所述柔性跨接连杆“旋转”是指所述柔性跨接连杆以柔性驱动钻柱的轴线为旋转轴旋转；所述柔性跨接连杆“摆动”是指以柔性驱动钻柱的轴线为旋转轴摆动；所述万向传动机构为铰接结构和扭矩传递件形成的万向节结构，或，所述万向传动机构由铰接结构和独立万向节构成，或，所述万向传动机构为铰链式万向节，所述柔性驱动钻柱中的万向传动机构的具体实现方式类似于柔性钻杆中各个短节间的连接结构，所述万向传动机构的具体设计结构为现有技术，本发明不再赘述。

其作用在于，可以在柔性驱动钻柱的贯通结构内跨越若干个万向传动机构对偏转导向机构实施控制，使电驱动执行器可以独立设置于导向钻进短节后方，避免电驱动执行器设置于导向钻进短节中。柔性驱动控制系统最大限度的缩短了导向钻进短节的长度以及其后方各个铰接点的偏转中心间的距离，使柔性驱动钻柱更容易通过高曲率井眼，并在高曲率井眼中传递钻井动力，并同时实现了对偏转导向机构的控制。具体实施过程中，由于柔性驱动钻柱中的各个承载短节间可以通过万向传动机构相互传递轴向力和/或承担扭矩，故电驱动执行器旋转所述柔性跨接连杆产生的反扭矩由柔性驱动钻柱承担，使本发明的技术方案得以实现。本发明中的钻头指在钻进过程中主要实现岩土破岩的结构，保径段或侧向切削齿的可设置于导向短节本体外侧任意位置。

具体的，导向钻进短节包括导向短节本体121和钻头结构110，所述钻头结构融合设置于所述导向短节本体下部，融合设置的具体方法为一体化制作或者通过丝扣连接，导向短节本体121呈筒状，导向短节本体121上设置有用于执行导向功能的偏转导向机构，偏转导向机构能驱动钻头110按预设方向偏转，以实现在旋转钻井条件下驱动钻头110偏转，从而改变井眼轨迹，进而实现超短半径钻井或通过超短半径井段继续进行导向钻井；

本实施例中，柔性驱动钻柱包括多个由上至下依次连接的承载短节；相邻的所述承载短节之间通过万向传动机构传递钻井动力；或者，所述柔性驱动钻柱为弹性金属管，所述弹性金属管的平均外直径为钻头外直径的30％-70％；或者，所述柔性钻柱包括扭矩传递串列和承压软管，所述扭矩传递串列穿设于所述承压软管的内部或所述承压软管穿设于所述扭矩传递串列的内部；

需要说明的是，设置有电驱动执行器的承载短节即为驱动短节150。

本实施例中，所述电驱动执行器为电动机142，其中所述电动机包括电动机转子和电动机定子，所述电动机定子与驱动短节本体固定连接；

所述液压分流装置包括转阀转子和转阀定子，所述转阀转子与所述电动机转子通过柔性跨接连杆相互耦接，所述电动机转子能驱动所述转阀转子相对所述转阀定子旋转，所述转阀定子与所述导向短节本体固定连接，所述转阀定子设置有多个分别与各所述液压导向执行机构一一对应的阀位；

所述柔性跨接连杆至少包括内置万向节或弹性杆。具体的，所述电动机转子的动力输出端与所述转阀转子的动力输入端采用内置万向节连接，或，所述电动机转子输出端与所述转阀的动力输入端采用弹性杆连接。所述电动机为可实现角度位置控制的伺服电机。

所述液压分流装置为转阀，所述电驱动执行器为电动机142，所述转阀驱动于电动机142，所述转阀转子1411与电动机转子1421采用包含内置万向节1131的柔性跨接连杆113连接，用于实现传动。所述导向短节本体上设有贯通流道，所述电机能驱动所述液压分流装置能通过所述贯通流道与所述液压导向执行机构周期性相连通，所述电动机与所述驱动控制电路电连接。

进一步，作为优选，所述柔性跨接连杆包括内置万向节，所述柔性跨接连杆中的内置万向节设置于所述电驱动执行器输出端轴线与所述液压分流装置输入端的轴线的延伸线的焦点处。

具体的，所述电驱动执行器输出端轴线与所述液压分流装置输入端的轴线的延伸线的焦点为所述控制轴偏转中心，所述控制轴偏转中心与其外侧的万向传动机构偏转点保持同心。

其作用在于，由于所述电驱动执行器输出端轴线与所述液压分流装置141输入端的轴线的延伸线的焦点为所述柔性跨接连杆的偏转中心，所述柔性跨接连杆的偏转中心与其外侧的万向传动机构偏转点保持同心。需要说明的是，所述控制轴偏转中心与其外侧的万向传动机构为导向钻进短节100和驱动短节150之间的万向传动机构。

在一实施例中，如图2，所述电驱动执行器通过跨接杆与所述液压分流装置连接，所述跨接杆通过转动和/或轴向运动驱动所述液压分流装置向导向执行器机构分流高压钻井流体。

所述电动机转子和转阀转子通过内置万向节1131与所述跨接杆1133的两端连接，所述电动机转子能通过所述跨接杆1133驱动所述转阀转子相对所述转阀定子旋转。当导向短节与驱动短节间隔两个或多个万向传动机构时，则设置有多个跨接杆，各个跨接杆间通过内置万向节连接，邻近所述转阀的跨接杆与所述转阀转子采用所述内置万向节连接，邻近所述电动机的跨接杆与所述电动机转子采用所述内置万向节连接。

导向短节内部设置有液压分流装置141，驱动短节150内部设有电驱动执行器140，所述电驱动执行器140不能与液压分流装置141直接实现铰接连接，故所述电驱动执行器140通过跨接杆与所述液压分流装置141连接，所述跨接杆通过转动和/或轴向运动驱动所述液压分流装置向导向执行器机构分流高压钻井流体。在本实施例中，作为优选，所述液压分流装置为转阀，所述电驱动执行器为电动机142，所述转阀驱动于电动机142，所述转阀转子1411与电动机转自1421通过跨接杆连接。所述跨接杆分别与电动机转子和转阀转子铰接连接，用于实现传动。需要说明的是，所述跨接杆通过转动和/或轴向运动驱动所述液压分流装置向导向执行器机构分流高压钻井流体。所述驱动短节与所述导向短节采用万向传动机构相铰接和/或所述驱动短节与所述承载短节采用万向传动机构相铰接。此外，所述万向传动机构至少包括一个能传递轴向力的传递万向节。例如十字轴万向节，或者任意万向节与球铰的组合。

在另一实施例中，

所述柔性跨接连杆为弹性杆1132，如图3，所述弹性杆设置于所述柔性驱动钻柱内部的贯通空间中，所述弹性杆的两端分别连接电动机和所述液压分流装置，能使所述电动机转子驱动所述转阀转子旋转。所述转阀转子1411与电动机转子1421采用弹性杆1132连接，所述电动机转子1421通过弹性杆1132驱动转阀转子1411旋转。

较佳的，所述跨接杆或弹性杆通过悬挂轴承115悬挂于容置其所在的承载短节内部。

本实施例中，所述液压导向执行机构包括沿所述导向短节本体的周向间隔设置驱动活塞1312及活塞容置腔1311，所述驱动活塞包括连接于所述导向短节本体的筒壁上的驱动活塞和活塞容置腔，所述驱活塞能直接抵靠井壁或通过推靠肋翼间接抵靠井壁，通过所述驱动活塞的伸缩驱动所述钻头按预设方向偏转。所述液压导向执行机构为若干套驱动活塞及活塞容置腔，是若干套可以在液压作用下伸缩并提供推力的机构。所述驱动活塞为圆形截面柱塞、非圆形截面的柱塞、非圆形截面的活塞或其他同等替代均属于本发明的保护范围。所述驱动活塞间接推靠井壁的方法包括通过抵推肋翼或推靠块向井壁传递推力。

本实施例中，还包括驱动控制短节，所述驱动控制短节设置于所述驱动短节上方，所述驱动控制短节内部设有驱动控制电路，所述驱动控制电路通过跨接线路与所述电驱动执行器电连接。需要说明的是，所述跨接线路穿设于跨越万向传动机构内壁或贯通空间的电气线路，可用于传递电力和/或通讯信号和/或控制信号。具体的，可用于驱动控制电路对电动机的控制，也可用于电力传输。

本实施例中，当所述柔性导向钻井工具用于分支钻井时，还包括刚性驱动钻柱，能在主井眼中实现钻井动力的传力，并通过柔性驱动钻柱将钻井动力传递给导向钻进短节，所述刚性驱动的钻柱的抗弯刚度至少为柔性驱动钻柱抗弯刚度的10倍；

导向钻进短节的长度小于钻头直径的5倍，导向短节本体121的平均长度小于钻头直径的3倍，以适用超短半径分支井的井眼300曲率；

所述导向钻进短节与柔性驱动钻柱的总长度大于分支井眼的轴线长度；

当所述柔性导向钻井工具用于分支钻井时，导向钻进节和柔性驱动钻柱均可以随着分支井钻井进尺的增加而进入分支井段，即进入主井眼与分支井眼形成的窗口。在深井中进行分支井侧钻时，主井眼的井深远大于分支井段的长度。因此，本发明采用刚性驱动钻柱在主井眼内传递钻井动力将有利于减小钻井动力在传递过程中的损耗。即井口处的旋转钻井装置通过刚性驱动钻柱在主井眼内部将旋转钻井动力传递给柔性驱动钻柱。作为性价比最优的选择，所述刚性驱动钻柱为常规钻杆或钻铤串接而成的钻柱。

本实施例中，所述姿态测量模块270设置于导向钻进短节内部，用于测量导向钻进短节的姿态。有利于更精确的测量近钻头处的姿态。

本实施例中，所述姿态测量模块包括至少两支沿径向设置的相互成预设角度的加速度计，能测量所述柔性导向钻井工具的重力工具面角。

本实施例中，所述姿态测量模块270包括姿态测量电路，所述姿态测量电路为采用厚膜电路工艺制造的姿态测量电路。其目的在于可以更易于缩减导向钻进短节的长度。

本实施例中，还包括电源短节，所述电源短节设置于传送管柱内部且位于所述柔性驱动钻柱的上方，所述电源短节通过跨接线路240与驱动控制电路电连接，所述电源短节可以是涡轮发电机或电池短节，通过跨接线路240为驱动控制电路供电。

本实施例中，还包括脉冲器290，所述脉冲器设置于传送管柱内部且位于所述柔性驱动钻柱的上方，所述脉冲器通过跨接线路与所述姿态测量模块电连接，所述脉冲器能够将所述姿态测量模块测得的姿态信息以泥浆脉冲的形式传递至地面的接收端。

需要说明的是，当所述电源短节串接于所述柔性驱动钻柱中任意位置，所述电源短节的长度不得超过钻头外直径的4倍。当所述电源短节设置于所述柔性驱动钻柱的上方时，则对所述电源短节的长度没有要求。所述电源短节可以是涡轮发电机或电池短节。

以下内容具体根据幅图描述具体实施案例，下述内容描述所述偏转导向机构实现导向钻进短节偏转的具体实施案例，作为权利要求一中所述的导向短节和偏转导向机构的多个支撑案例，以支撑导向短节和偏转导向机构的保护范围：

如图1所示的施例描述的是一种基于推靠原理的柔性导向钻井工具。其中，液压导向执行机构131设置于导向短节本体121的筒壁结构上，且液压导向执行机构131包括活塞容置腔1311和驱动活塞1312，钻头110设置于所述导向短节本体121下部。

本实施例描述的柔性导向钻井工具通过驱动控制电路230驱动电动机140工作，所述电动机140为伺服电机，所述伺服电机包括旋转变压器，所述驱动控制电路能控制所述伺服电机旋转至精确的角度位置。

电动机140通过柔性跨接连杆113与液压分流装置141连接。所述液压分流装置为设置有沟通阀口1414的转阀，所述驱动控制电路通过电动机驱动转阀相对柔性驱动钻柱反向等速旋转，使转阀的开口方向朝向某一扇区，随着柔性驱动钻柱的旋转，当任意活塞容置腔随导向钻进短节旋转至转阀开口朝向的扇区内时，所述转阀沟通阀口能将导向短节本体121上设有贯通流道1211与所述活塞容置腔1311连通。液压分流装置141能在电动机142的驱动下通过贯通流道1211与液压导向执行机构131周期性相连通，以使驱动活塞1312可以随钻柱旋转周期性的抵靠井壁，从而获得井壁对导向短节120的导向短节本体121的朝向预设导向方向的反作用力，进而驱使钻头110向导向方向偏转。当需要调节导向方向时，通过缓慢增/减转阀与柔性驱动钻柱的相对速度，即可调节转阀开口方向。

当液压导向执行机构131设置于导向短节本体的中部或上部时，导向控制电路250通过驱动控制电路驱动电动机，并进一步的控制偏转导向机构按照上述流程使处于预设导向方向的扇区内的活塞容置腔1311与导向短节120的导向短节本体121内部贯通流道中的高压钻井循环介质接触，使该扇区的驱动活塞1312抵推井壁，使导向钻进短节获得来自井壁的反作用力；于此同时，液压分流装置阻断了背对预设导向方向所在扇区内的活塞容置腔与贯通流道的接触，背对预设导向方向所在扇区内的活塞容置腔中的残余钻井循环介质经过节流装置1212泄流，则促使处于预设导向方向所在扇区内的驱动活塞1312回收；在上述作用下，井壁会对导向短节本体121的中部或后部施加背对导向方向的合力，进一步的撬动钻头向导向方向摆动，实现导向钻进功能。这种条件下，采用长保径钻头可以促进和加强导向效果。

反之，如图2所示，当液压导向执行机构131设置靠近钻头下端面设置时，导向控制电路通过上述流程使背对导向方向的扇区内的活塞容置腔1311与导向短节120的导向短节本体121内部流道中的高压流体接触，使该扇区的驱动活塞抵推井壁；于此同时，处于预设导向方向所在扇区内的活塞容置腔中的钻井循环介质经过节流装置1212泄流，则促使处于预设导向方向所在扇区内的驱动活塞1312回收；上述作用使井壁向导向短节本体的前部施加朝向导向方向的合力，进一步的推动钻头向导向方向切削井壁，实现导向钻进功能。这种条件下，采用短保径钻头可以促进和加强导向效果。

需要说明的是，预设导向方向的预设方式可以是工具下井前预设与导向控制电路250中或钻井过程中通过泥浆的压力变化或者流量变化下传信号进行预设，导向控制电路250能根据所述预设方向向驱动控制电路230下达指令，其具体流程为现有技术，本发明不再赘述；来自于钻柱水眼中的钻井流体经过流经导向短节本体121内部的贯通流道1211进入钻头110内部继而流入环空，钻头110内部或钻头110与液压分流装置141之间的流道中设置有钻头喷嘴1413，钻井流体流经喷嘴或节流结构时，会产生压降，压降即为液压导向执行机构131的工作压差，其产生压差的具体过程和原理为本领域常识，此处不在赘述。所述周期性联通指所述贯通流道与所述液压导向执行机构的联通性随所述柔性导向钻井工具的旋转而周期改变，以保证处于特定扇区的液压导向执行机构得到液压力，用于驱动偏转导向机构带动钻头向导向方向偏转。

本发明适用于基于推靠式导向原理的工具，也同时适用于基于指向式导向原理的工具。钻头110的上端同轴连接有摆动杠杆111，具体的，摆动杠杆111为圆筒状结构，摆动杠杆111套设于导向短节本体121的外部，较佳的，摆动杠杆111与钻头110为一体式结构，或者，摆动杠杆111焊接连接于钻头110的上端。摆动杠杆111的下部通过内铰接万向节112与导向短节本体121的下端相接，且摆动杠杆111与导向短节本体121之间形成有活动间隙，液压导向执行机构设于活动间隙内并位于内铰接万向节112的下方，驱动活塞1312能通过摆动杠杆111与井壁抵接，驱动活塞1312的伸缩能驱动摆动杠杆111绕内铰接万向节112的中心转动，从而带动钻头110按预设方向偏转，以实现导向；钻井过程中，所述导向短节本体通过所述内铰接万向节112将钻压和扭矩传递给钻头。

本实施例中，电驱动执行器通过跨接杆1133与液压分流装置141通过铰接的方式连接，导向控制电路250通过驱动控制电路230驱动电动机142使处于背对导向方向的扇区内的活塞容置腔1311与贯通结构1211中的高压流体接触，使该扇区的驱动活塞1312抵推井壁，可对摆动杠杆111的上部施加背对导向方向的力，通过摆动杠杆以内铰接万向节112为中心驱动钻头产生朝向导向方向的偏转角度。

作为优选，摆动杠杆111的上端面至钻头下端面的距离至少为内铰接万向节112偏转中心至其上方邻近的万向传动机构偏转中心之间距离的30％，以实现充分利用导向短节本体121的空间延长力臂，使钻头110可以获得尽可能多的导向力；

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。