CN118128431B - 一种小型自动钻井导向控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型自动钻井导向控制系统，第一驱动装置包括第一空心外筒、第一驱动单元和旋转轴，第一驱动单元布置于第一空心外筒内，第一驱动单元用于驱动旋转轴相对于第一空心外筒旋转，第二驱动装置包括第二空心外筒和第二驱动单元；钻井造斜筒段的中心轴线相对于连接筒段的中心轴线倾斜一锐角布置，旋转轴与连接筒段同轴连接以在旋转过程中带动第二空心外筒同步旋转，第二驱动单元安装于钻井造斜筒段内，第二驱动单元用于驱动钻头相对于钻井造斜筒段旋转。本系统结构简单、使用简便、稳定可靠、成本低，瞄准小尺寸、低功耗钻探装置系统，适用于量少或浅坑的钻井作业，有效提升导向钻井系统井下进给运动的灵活性。

Description

一种小型自动钻井导向控制系统

技术领域

本申请涉及钻井工具技术领域，具体涉及一种小型自动钻井导向控制系统。

背景技术

为了获取地下贮藏的自然资源需要进行钻井勘探，在很多情况下，井孔与井架都不是对齐的，而是需要形成一定的偏移或者弯曲，这种形成水平或者竖直偏移或者其他类型的复杂井孔的过程叫做定向钻井。而在定向钻井过程中对钻头方向进行方向控制的过程叫做导向。现代导向钻井有滑动导向与旋转导向两种类型，其中，旋转导向钻井技术是直接引导钻头沿期望的轨迹钻进，实现井眼轨迹控制，从而避免钻柱躺在井壁上滑动，使井眼得到很好的清洗，同时允许根据地层选择合适的钻头，与传统的滑动导向钻井相比，旋转导向钻井技术具有井眼光滑，井身轨迹控制精度高，位移延伸能力强，摩阻和扭矩小等优点，因此更适合在油田开发后期的复杂油气藏中钻超深井，高难定向井，水平井，大位移井及三维复杂机构井等特殊工艺井；但是，现有的钻井作业大多为勘探或开发石油、天然气等液态和气态矿产而钻凿大直径井眼、供水井的大型钻井工程，因此，所设计的旋转导向钻井工具体积较大且结构复杂，不易控制，能耗较高，对于量少或浅坑的钻井作业，使用这种旋转导向钻井工具的操作繁琐，灵活性差，成本高。

发明内容

本申请旨在至少从一定程度上解决上述技术中的技术问题，为克服现有中旋转导向钻井工具体积较大且结构复杂，不易控制，能耗较高，对于量少或浅坑的钻井作业，使用这种旋转导向钻井工具的成本非常之高等技术问题，解决现有技术中存在的缺点和不足，本申请提供了一种小型自动钻井导向控制系统。

本申请所采用的技术方案为：

一种小型自动钻井导向控制系统，包括井眼轨迹控制机构，所述井眼轨迹控制机构包括第一驱动装置、第二驱动装置和钻头，所述第一驱动装置包括第一空心外筒、第一驱动单元和旋转轴，第一驱动单元布置于所述第一空心外筒内，所述第一驱动单元用于驱动所述旋转轴相对于所述第一空心外筒旋转，所述第二驱动装置包括第二空心外筒和第二驱动单元；所述第二空心外筒包括相连的连接筒段和钻井造斜筒段，所述钻井造斜筒段的中心轴线相对于所述连接筒段的中心轴线倾斜一锐角布置，所述旋转轴与所述连接筒段同轴连接以在旋转过程中带动所述第二空心外筒同步旋转，所述第二驱动单元安装于钻井造斜筒段内，所述第二驱动单元用于驱动所述钻头相对于所述钻井造斜筒段旋转。

本申请所提供的小型自动钻井导向控制系统还包括以下附加技术特征：

小型自动钻井导向控制系统还包括供电及控制单元，用于为所述小型自动钻井导向控制系统提供电力和程序控制，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元与所述供电及控制单元电连接，所述供电及控制单元控制所述井眼轨迹控制机构至少具有转向模式、定向钻进模式和复合钻进模式；在所述转向模式，所述第一驱动单元运行而驱动所述旋转轴带动所述第二空心外筒旋转，所述第二驱动单元处于停机状态；在所述定向钻进模式，所述第一驱动单元处于停机状态，所述第二驱动单元运行而驱动所述钻头旋转；在所述复合钻进模式，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元均处于运行状态而使所述第二空心外筒和所述钻头同向旋转。

所述供电及控制单元连接有带通讯端口的通讯电缆，所述通讯端口用于连接显示设备或通讯设备。

所述钻井造斜筒段的中心轴线相对于所述连接筒段的中心轴线倾斜角度为0.5-5°。

所述第一驱动单元包括第一驱动电机和第一减速机，所述旋转轴连接在所述第一减速机的传动输出端，所述第一减速机的传动输入端与所述第一驱动电机的传动输出端传动连接；所述第二驱动单元包括第二驱动电机和第二减速机，所述钻头连接在所述第二减速机的传动输出端，所述第二减速机的传动输入端与所述第二驱动电机的传动输出端传动连接。

所述旋转轴的第一端与所述连接筒段之间通过轴承连接，所述旋转轴的第二端设置有限位面，所述连接筒段的远离所述钻井造斜筒段的一端设置有盖板，所述盖板设置有定位孔，所述旋转轴的第二端插入所述定位孔内，所述定位孔的内壁设置与所述限位面适配的配合面，所述限位面与所述配合面配合而使所述旋转轴和所述连接筒段周向固定；或者，所述旋转轴的第一端与所述连接筒段之间通过轴承连接，所述连接筒段的远离所述钻井造斜筒段的一端设置有盖板，所述旋转轴的第二端与所述盖板法兰连接；或者，所述旋转轴的第一端与所述连接筒段之间通过轴承连接，所述连接筒段的远离所述钻井造斜筒段的一端设置有盖板，所述旋转轴的第二端与所述盖板焊接。

所述第一空心外筒内安装有井眼轨迹测量模块，所述井眼轨迹测量模块用于测量所述井眼轨迹。

小型自动钻井导向控制系统还包括与所述钻头连接的钻杆，所述钻杆为中空结构。

所述钻杆由不锈钢纤维材料制成。

小型自动钻井导向控制系统还包括放卷装置，所述放卷装置包括卷盘以及用于驱动所述卷盘绕轴往返旋转的驱动装置，所述钻杆缠绕在所述卷盘上以通过所述卷盘的往返旋转实现放卷和收卷，所述放卷装置设置有用于检测钻井深度的深度测量模块。

由于采用了上述技术方案，本申请所取得的技术效果至少包括：

1.本发明中提出的小型自动钻井导向控制系统，在使用时，井眼轨迹控制机构用于控制钻井轨迹，第一驱动单元通过旋转轴带动第二空心外筒旋转，第二驱动单元用于驱动钻头旋转，第二驱动单元安装于钻井造斜筒段内，第一驱动单元带动第二空心外筒旋转的过程中，第二驱动单元和钻头随第二空心外筒发生同步旋转，由于钻井造斜筒段的中心轴线相对于连接筒段的中心轴线倾斜一锐角布置，即第二空心外筒具有一定的结构弯角，使得在实际钻井过程中，可以通过第一驱动单元带动第二空心外筒旋转一定角度而改变钻井造斜筒段的倾斜方向，进而实现钻头的任意转向，通过钻头的转向使本系统能够做出符合期望的井眼轨迹，当钻头转向至期望角度后，可以停止运行第一驱动单元，并运行第二驱动单元而使钻头开始钻井作业。本系统结构简单、使用简便、稳定可靠、使用成本低，旨在瞄准小尺寸、低功耗钻探装置系统，适用于量少或浅坑的钻井作业，提升导向钻井系统井下进给运动的灵活性，还可实现大位移的直井或者3D井眼钻探。

2.供电及控制单元控制井眼轨迹控制机构至少具有转向模式、定向钻进模式和复合钻进模式。当钻井过程中需要转向时，可以控制井眼轨迹控制机构切换至转向模式，第一驱动单元运行而驱动旋转轴带动第二空心外筒旋转，第二驱动单元处于停机状态，钻头不发生旋转，第二空心外筒旋转一定角度而改变钻井造斜筒段的倾斜方向，进而改变钻头朝向，使钻井轨迹发生转弯；在钻头转向至期望角度后，可以控制井眼轨迹控制机构切换至定向钻进模式，此时，第一驱动单元停止运行，第二驱动单元运行而使钻头开始定向钻进作业，待井眼轨迹到达期望值后并希望提升钻井效率以及实现3D井眼轨迹时，可以控制井眼轨迹控制机构切换至复合钻进模式，此时第一驱动单元和第二驱动单元一起运行，第二空心外筒带动第二驱动单元和钻头旋转过程中，第二驱动单元驱动钻头与第二空心外筒同向旋转，此时钻进钻速达到最高，形成复合钻进作业。

3.井眼轨迹控制和钻井造斜筒段相对于连接筒段的倾斜角度的合理匹配是提升钻井可靠稳定性的重要保证，本申请通过大量实操实验得出钻井造斜筒段的中心轴线相对于所述连接筒段的中心轴线倾斜角度为0.5-5°的最优解数据，合理优化井眼轨迹控制和钻井造斜筒段倾斜角度匹配，既能满足井眼轨迹控制需求，又能有效避免钻井造斜筒段倾斜角度过小或过大而带来的钻井造斜不明显、钻井稳定性不足等问题，提升本系统的使用安全性和使用寿命。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请所提供的小型自动钻井导向控制系统的结构示意图；

图2为本申请一种实施例所提供的井眼轨迹控制机构的剖视图；

图3为本申请另一种实施例所提供的井眼轨迹控制机构的剖视图。

部件和附图标记列表：

1第一驱动装置，11第一空心外筒，12第一驱动单元，121第一驱动电机，122第一减速机，13旋转轴，14轴承，15井眼轨迹测量模块；

2第二驱动装置，21第二空心外筒，211连接筒段，212钻井造斜筒段，22第二驱动单元，221第二驱动电机，222第二减速机，23盖板，231定位孔；

3供电及控制单元；

4通讯电缆，41通讯端口；

5法兰盘；

6钻杆；

7脱离装置；

8放卷装置，81卷盘，82驱动装置，83深度测量模块；

9加压牵引装置；

100钻头。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本申请的实施例中，提供了一种小型自动钻井导向控制系统，为便于说明和理解，本申请所提供的下述内容，均是在图示产品结构基础上进行的阐述。当然，本领域技术人员可以理解的是，上述结构仅作为一种具体的示例和示意性的说明，并不能构成对于本申请所提供技术方案的具体限定。

如图1至图3所示，本申请所提供的一种小型自动钻井导向控制系统，包括井眼轨迹控制机构，所述井眼轨迹控制机构包括第一驱动装置1、第二驱动装置2和钻头100，所述第一驱动装置1包括第一空心外筒11、第一驱动单元12和旋转轴13，第一驱动单元12布置于所述第一空心外筒11内，所述第一驱动单元12用于驱动所述旋转轴13相对于所述第一空心外筒11旋转，所述第二驱动装置2包括第二空心外筒21和第二驱动单元22；所述第二空心外筒21包括相连的连接筒段211和钻井造斜筒段212，所述钻井造斜筒段212的中心轴线相对于所述连接筒段211的中心轴线倾斜一锐角布置，所述旋转轴13与所述连接筒段211同轴连接以在旋转过程中带动所述第二空心外筒21同步旋转，所述第二驱动单元22安装于钻井造斜筒段212内，所述第二驱动单元22用于驱动所述钻头100相对于所述钻井造斜筒段212旋转。

本发明中提出的小型自动钻井导向控制系统，在使用时，井眼轨迹控制机构用于控制钻井轨迹，第一驱动单元12通过旋转轴13带动第二空心外筒21旋转，第二驱动单元22用于驱动钻头100旋转，第二驱动单元22安装于钻井造斜筒段212内，第一驱动单元12带动第二空心外筒21旋转的过程中，第二驱动单元22和钻头100随第二空心外筒21发生同步旋转，由于钻井造斜筒段212的中心轴线相对于连接筒段211的中心轴线倾斜一锐角布置，即第二空心外筒21具有一定的结构弯角，使得在实际钻井过程中，可以通过第一驱动单元12带动第二空心外筒21旋转一定角度而改变钻井造斜筒段212的倾斜方向，进而实现钻头100的任意转向，通过钻头100的转向使本系统能够做出符合期望的井眼轨迹，当钻头100转向至期望角度后，可以停止运行第一驱动单元12，并运行第二驱动单元22而使钻头100开始钻井作业。本系统结构简单、使用简便、稳定可靠、使用成本低，旨在瞄准小尺寸、低功耗钻探装置系统，适用于量少或浅坑的钻井作业，提升导向钻井系统井下进给运动的灵活性，还可实现大位移的直井或者3D井眼钻探。

作为本申请的一种优选实施方式，如图1所示，本发明的小型自动钻井导向控制系统还包括供电及控制单元3，用于为所述小型自动钻井导向控制系统提供电力和程序控制，所述第一驱动单元12和所述第二驱动单元22与所述供电及控制单元3电连接，所述供电及控制单元3控制所述井眼轨迹控制机构至少具有转向模式、定向钻进模式和复合钻进模式；在所述转向模式，所述第一驱动单元12运行而驱动所述旋转轴13带动所述第二空心外筒21旋转，所述第二驱动单元22处于停机状态；在所述定向钻进模式，所述第一驱动单元12处于停机状态，所述第二驱动单元22运行而驱动所述钻头100旋转；在所述复合钻进模式，所述第一驱动单元12和所述第二驱动单元22均处于运行状态而使所述第二空心外筒21和所述钻头100同向旋转。供电及控制单元3是供电系统和控制器的集合体，既能为整个系统提供电力以供系统运作，还作为整个系统的控制中心。供电及控制单元3控制井眼轨迹控制机构至少具有转向模式、定向钻进模式和复合钻进模式。当钻井过程中需要转向时，可以控制井眼轨迹控制机构切换至转向模式，第一驱动单元12运行而驱动旋转轴13带动第二空心外筒21旋转，第二驱动单元22处于停机状态，钻头100不发生旋转，第二空心外筒21旋转一定角度而改变钻井造斜筒段212的倾斜方向，进而改变钻头100朝向，使钻井轨迹发生转弯；在钻头100转向至期望角度后，可以控制井眼轨迹控制机构切换至定向钻进模式，此时，第一驱动单元12停止运行，第二驱动单元22运行而使钻头100开始定向钻进作业，待井眼轨迹到达期望值后并希望提升钻井效率以及实现3D井眼轨迹时，可以控制井眼轨迹控制机构切换至复合钻进模式，此时第一驱动单元12和第二驱动单元22一起运行，第二空心外筒21带动第二驱动单元22和钻头100旋转过程中，第二驱动单元22驱动钻头100与第二空心外筒21同向旋转(同向旋转可以理解为钻头100与第二空心外筒21均为顺时针旋转或均为逆时针旋转)，此时钻进钻速达到最高，形成复合钻进作业。

进一步地，如图1所示，所述供电及控制单元3连接有带通讯端口41的通讯电缆4，所述通讯端口41用于连接显示设备或通讯设备。具体地，当井眼轨迹控制机构钻探过程中，地面上的操控人员可以在通讯端口41处连接显示屏等显示设备或者手机终端等通讯设备实时获取井下信息或者发出指令。

井眼轨迹控制和钻井造斜筒段212相对于连接筒段211的倾斜角度的合理匹配是提升钻井可靠稳定性的重要保证，本申请通过大量实验和测算得出钻井造斜筒段212的中心轴线相对于所述连接筒段211的中心轴线倾斜角度为0.5-5°的最优解数据，合理优化井眼轨迹控制和钻井造斜筒段212倾斜角度匹配，既能满足井眼轨迹控制需求，又能有效避免钻井造斜筒段212倾斜角度过小或过大而带来的钻井造斜不明显、钻井稳定性不足等问题，提升本系统的使用安全性和使用寿命。如图2所示，示意性地绘示了钻井造斜筒段212的中心轴线相对于连接筒段211的中心轴线倾斜角度为α，其中α为0.5-5°，例如，α为1°、2°、3°等等。

关于第一驱动单元12和第二驱动单元22的具体结构，在优选的实施方式中，如图1所示，所述第一驱动单元12包括第一驱动电机121和第一减速机122，所述旋转轴13连接在所述第一减速机122的传动输出端，所述第一减速机122的传动输入端与所述第一驱动电机121的传动输出端传动连接；所述第二驱动单元22包括第二驱动电机221和第二减速机222，所述钻头100连接在所述第二减速机222的传动输出端，所述第二减速机222的传动输入端与所述第二驱动电机221的传动输出端传动连接。本领域技术人员能够理解的是，第一驱动单元12和第二驱动单元22均为电机和减速机的结合体，第一驱动电机121和第二驱动电机221主要用于输出高速、低扭矩的输出转速，第一减速机122和第二减速机222的主要作用是降低输出转速和提升扭矩，因此，第一驱动单元12和第二驱动单元22能够有效提升扭矩输出和载荷能力，达到理想的传动效果。在优选的实施例中，第一驱动电机121和第二驱动电机221均可选用DC电机。

关于旋转轴13和连接筒段211的连接方式，本申请不作具体限定，只需要满足旋转轴13旋转过程中能够带动连接筒段211同轴旋转即可，其包括但不限于以下实施例：

实施例一：如图1所示，所述旋转轴13的第一端与所述连接筒段211之间通过轴承14连接，所述旋转轴13的第二端设置有限位面，所述连接筒段211的远离所述钻井造斜筒段212的一端设置有盖板23，所述盖板23设置有定位孔231，所述旋转轴13的第二端插入所述定位孔231内，所述定位孔231的内壁设置与所述限位面适配的配合面，所述限位面与所述配合面配合而使所述旋转轴13和所述连接筒段211周向固定。具体实施时，可以使旋转轴13的第二端设计成截面为方形的结构，盖板23上的定位孔231设计成方形孔，因此，旋转轴13的第二端的四个外侧面均为限位面，定位孔231的四个内侧面均为配合面，旋转轴13的第二端插入定位孔231后与连接筒段211周向固定，旋转轴13可带动第二空心外筒21同步旋转。旋转轴13的第二端插入定位孔231可以通过限位结构实现轴向限位，防止旋转轴13和盖板23脱离，例如，限位结构可以是销轴结构等。

实施例二：如图2所示，所述旋转轴13的第一端与所述连接筒段211之间通过轴承14连接，所述连接筒段211的远离所述钻井造斜筒段212的一端设置有盖板23，所述旋转轴13的第二端与所述盖板23法兰连接。具体地，旋转轴13的第二端和盖板23可以各设置一个法兰盘5，两个法兰盘5对接后通过螺栓固定连接。

实施例三：所述旋转轴13的第一端与所述连接筒段211之间通过轴承14连接，所述连接筒段211的远离所述钻井造斜筒段212的一端设置有盖板23，所述旋转轴13的第二端与所述盖板23焊接。通过使旋转轴13和盖板23焊接，有效提升旋转轴13和连接筒段211的连接强度。

作为本申请的一种优选实施方式，如图2和图3所示，所述第一空心外筒11内安装有井眼轨迹测量模块15，所述井眼轨迹测量模块15用于测量所述井眼轨迹。具体地，井眼轨迹测量模块15可选用测斜仪等装置，井眼轨迹测量模块15与供电及控制单元3，在钻探过程中，井眼轨迹测量模块15可实时地将所测量的井斜信息传输至供电及控制单元3，如发现井斜超出期望值，则第一驱动单元12根据测量结果将工具面摆动到最低位置，摆好位置后第一驱动单元12停止运行，第二驱动单元22带动钻头100继续旋转钻进，直到井眼轨迹测量模块15监控到井斜处在期望值范围内后第一驱动单元12可启动旋转。

作为本申请的一种优选实施方式，如图1所示，小型自动钻井导向控制系统还包括与所述钻头100连接的钻杆6，所述钻杆6为中空结构。通过使钻杆6中空，使得钻杆6可以作为取芯筒，因此，本发明所提出的小型自动钻井导向控制系统可以作为不提钻取芯钻进的绳索取芯钻探系统，钻杆6的中空结构作为取芯通道。在将本系统作为绳索取芯钻探系统时，可以设置脱离装置7，取芯工作完成后，激活脱离装置7，释放下部仪器。

在优选的实施例中，所述钻杆6由不锈钢纤维材料制成。对于不锈钢纤维材质钻杆6，其质量轻且强度高，可以有效的避免取芯钻杆6在长期的使用的过程中被水汽腐蚀而损坏的问题，有效的提高取芯钻杆6的使用寿命及使用过程中的安全性。

进一步地，如图1所示，小型自动钻井导向控制系统还包括放卷装置8，所述放卷装置8包括卷盘81以及用于驱动所述卷盘81绕轴往返旋转的驱动装置82，所述钻杆6缠绕在所述卷盘81上以通过所述卷盘81的往返旋转实现放卷和收卷，所述放卷装置8设置有用于检测钻井深度的深度测量模块83。通过放卷装置8可实现放卷和收卷的自动化。深度测量模块83可实时监控钻探深度，具体地，深度测量模块83可选用马丁代克系统来实现精确井深测量。

此外，为解决钻探过程中钻压不足的问题，如图1所示，还可以在系统内加装加压牵引装置9，可以给整个钻探系统串加钻压，解决钻压问题。

本申请中未述及的地方采用或借鉴已有技术即可实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种小型自动钻井导向控制系统，其特征在于，包括井眼轨迹控制机构、供电及控制单元、钻杆和放卷装置，所述井眼轨迹控制机构包括第一驱动装置、第二驱动装置和钻头，所述第一驱动装置包括第一空心外筒、第一驱动单元和旋转轴，第一驱动单元布置于所述第一空心外筒内，所述第一驱动单元用于驱动所述旋转轴相对于所述第一空心外筒旋转，所述第二驱动装置包括第二空心外筒和第二驱动单元；

所述第二空心外筒包括相连的连接筒段和钻井造斜筒段，所述钻井造斜筒段的中心轴线相对于所述连接筒段的中心轴线倾斜0.5-5°，所述旋转轴与所述连接筒段同轴连接以在旋转过程中带动所述第二空心外筒同步旋转，所述第二驱动单元安装于钻井造斜筒段内，所述第二驱动单元用于驱动所述钻头相对于所述钻井造斜筒段旋转；

所述供电及控制单元用于为所述小型自动钻井导向控制系统提供电力和程序控制，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元与所述供电及控制单元电连接，所述供电及控制单元控制所述井眼轨迹控制机构至少具有转向模式、定向钻进模式和复合钻进模式；在所述转向模式，所述第一驱动单元运行而驱动所述旋转轴带动所述第二空心外筒旋转，所述第二驱动单元处于停机状态；在所述定向钻进模式，所述第一驱动单元处于停机状态，所述第二驱动单元运行而驱动所述钻头旋转；在所述复合钻进模式，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元均处于运行状态而使所述第二空心外筒和所述钻头同向旋转；

所述钻杆与所述钻头连接，所述放卷装置包括卷盘以及用于驱动所述卷盘绕轴往返旋转的驱动装置，所述钻杆缠绕在所述卷盘上以通过所述卷盘的往返旋转实现放卷和收卷，所述放卷装置设置有用于检测钻井深度的深度测量模块。

2.根据权利要求1所述的小型自动钻井导向控制系统，其特征在于，

所述供电及控制单元连接有带通讯端口的通讯电缆，所述通讯端口用于连接显示设备或通讯设备。

3.根据权利要求1所述的小型自动钻井导向控制系统，其特征在于，

所述第一驱动单元包括第一驱动电机和第一减速机，所述旋转轴连接在所述第一减速机的传动输出端，所述第一减速机的传动输入端与所述第一驱动电机的传动输出端传动连接；

所述第二驱动单元包括第二驱动电机和第二减速机，所述钻头连接在所述第二减速机的传动输出端，所述第二减速机的传动输入端与所述第二驱动电机的传动输出端传动连接。

4.根据权利要求1所述的小型自动钻井导向控制系统，其特征在于，

所述旋转轴的第一端与所述连接筒段之间通过轴承连接，所述旋转轴的第二端设置有限位面，所述连接筒段的远离所述钻井造斜筒段的一端设置有盖板，所述盖板设置有定位孔，所述旋转轴的第二端插入所述定位孔内，所述定位孔的内壁设置与所述限位面适配的配合面，所述限位面与所述配合面配合而使所述旋转轴和所述连接筒段周向固定；

或者，所述旋转轴的第一端与所述连接筒段之间通过轴承连接，所述连接筒段的远离所述钻井造斜筒段的一端设置有盖板，所述旋转轴的第二端与所述盖板法兰连接；

或者，所述旋转轴的第一端与所述连接筒段之间通过轴承连接，所述连接筒段的远离所述钻井造斜筒段的一端设置有盖板，所述旋转轴的第二端与所述盖板焊接。

5.根据权利要求1所述的小型自动钻井导向控制系统，其特征在于，

所述第一空心外筒内安装有井眼轨迹测量模块，所述井眼轨迹测量模块用于测量所述井眼轨迹。

6.根据权利要求1所述的小型自动钻井导向控制系统，其特征在于，

所述钻杆为中空结构。

7.根据权利要求6所述的小型自动钻井导向控制系统，其特征在于，

所述钻杆由不锈钢纤维材料制成。