本發(fā)明專利屬于石油鉆井機(jī)械領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具，主要應(yīng)用于石油鉆井中定向井、水平井的增斜、降斜或扭方位鉆進(jìn)作業(yè)，也可作為一種特殊垂直鉆井工具應(yīng)用于直井的防斜、降斜措施。

背景技術(shù)：

鉆井是把地下油氣資源開采到地面的必然途徑。根據(jù)設(shè)計(jì)井眼軌跡形狀，石油井可分為直井、定向井和水平井。

在定向井、水平井鉆井方面，增斜、降斜和扭方位鉆進(jìn)作業(yè)統(tǒng)稱為導(dǎo)向鉆井，是改變井眼軌跡(包括井斜和方位)的必要手段。通常情況下，使用螺桿鉆具和MWD/LWD儀器進(jìn)行導(dǎo)向鉆井，但是，定向困難、大斜度段容易形成巖屑床和出現(xiàn)托壓等一直是工程技術(shù)人員無法解決的難題，由此導(dǎo)致鉆井速度慢，施工周期長，作業(yè)成本高，嚴(yán)重時(shí)造成井下復(fù)雜事故甚至井眼報(bào)廢，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。二十世紀(jì)八十年代以來，多家國外油服公司相繼研制成功旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具，性能可靠，但現(xiàn)場服務(wù)費(fèi)用昂貴。近幾年，國內(nèi)多家油田企業(yè)和科技院所合作開展旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具研制工作，其中中石油鉆井院、中海油研究院等單位研制成功并開始現(xiàn)場試驗(yàn)，但是，距商業(yè)化應(yīng)用還有一段很長路要走。

在直井鉆井方面，防斜和降斜是一個(gè)永恒的研究課題。早期，主要采用鉆鋌、偏重鉆鋌、異形鉆鋌，或者根據(jù)懸臂梁彎曲變形原理，將鉆鋌和穩(wěn)定器組合成不同結(jié)構(gòu)鉆具組合進(jìn)行防斜、降斜。如果效果不佳，小鉆壓吊打鉆進(jìn)，鉆井速度慢，施工周期長，作業(yè)成本高。二十世紀(jì)八十年代以來，多家國外油服公司相繼研制成功垂直鉆井工具，性能可靠，但現(xiàn)場服務(wù)費(fèi)用昂貴。近幾年，國內(nèi)多家油田企業(yè)和科技院所合作開展垂直鉆井工具研制工作，其中大慶鉆探鉆井院、西部鉆探鉆井院和寶雞石油等單位研制成功并開始現(xiàn)場試驗(yàn)。另外，勝利油田鉆井院研制成功了一種機(jī)械式自動(dòng)垂直鉆井工具，現(xiàn)場試驗(yàn)其井斜控制精度無法滿足工程要求，目前正在改進(jìn)完善。

因此，在普遍使用螺桿鉆具和MWD/LWD儀器進(jìn)行導(dǎo)向鉆井情況下，研制一種低成本的機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具替代旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具解決定向井、水平井鉆井方面的定向困難、巖屑床、托壓等難題，同時(shí)，還可作為一種特殊垂直鉆井工具解決直井鉆井方面的防斜、降斜問題，提高鉆井速度，降低作業(yè)成本，是一件非常有價(jià)值的事情，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

發(fā)明專利內(nèi)容

本發(fā)明專利的目的是提供一種機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具，用于完成定向井、水平井中增斜、降斜或扭方位鉆進(jìn)作業(yè)。實(shí)際上，可降斜的機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具也是一種特殊垂直鉆井工具，用于直井中防斜、降斜措施。

本發(fā)明專利采用如下具體技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具由上接頭、沖管偏重塊、外筒、下接頭、泄壓閥、柱塞、推板組成。

上接頭上端是石油鉆具螺紋母扣，用于連接石油鉆具，下端是特殊螺紋公扣且與外筒連接在一起，下端內(nèi)孔與沖管偏重塊的沖管上端配套研磨而成，密封可靠，旋轉(zhuǎn)靈活。

沖管偏重塊是機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具的關(guān)鍵部件，由沖管和偏重塊組成，二者即可單獨(dú)加工組裝成一體，也可整體加工而成。

沖管是中空、等壁厚金屬管。高壓泥漿從沖管內(nèi)孔高速流過，高速泥漿流對(duì)沖管偏重塊靈敏度不構(gòu)成任何影響。沖管下端與下接頭上端內(nèi)孔配套研磨而成，密封可靠，旋轉(zhuǎn)靈活；其次，沖管下端部分沖管設(shè)計(jì)成扇形沖管結(jié)構(gòu)，其長度足夠加工安裝泥漿通道和泄壓閥觸碰開關(guān)。

偏重塊根據(jù)需要可以加工成不同形狀，也可選用不同材質(zhì)或者多種材質(zhì)組合，盡最大可能增加偏重塊重量和重心偏離程度，以此提高沖管偏重塊的靈敏程度。

外筒上、下端通過特殊螺紋與上接頭、下接頭連接，其外徑與上接頭、下接頭本體直徑相同，因此，上部鉆具的鉆壓、扭矩和拉力通過上接頭、外筒和下接頭依次傳遞到鉆頭。另外，外筒內(nèi)部、上接頭下端面和下接頭上端面共同形成一個(gè)密閉腔，保護(hù)沖管偏重塊不受外部環(huán)境影響，且密閉腔內(nèi)充滿液壓油，液壓油壓力3.0-4.0MPa，其值約為井底鉆具內(nèi)、外泥漿壓差2/3，其作用是平衡沖管內(nèi)、外部壓差，減緩沖管上、下端密封失效，延長沖管偏重塊使用壽命。

下接頭上端是特殊螺紋公扣且與外筒連接在一起，下端是石油鉆具螺紋母扣，用于連接鉆頭。下接頭按照120°均布設(shè)計(jì)三個(gè)扶正棱，扶正棱最大外徑略小于井眼直徑。在每個(gè)扶正棱上，均加工安裝有泥漿通道、泄壓閥、柱塞和推板等部件。

泄壓閥由觸碰開關(guān)、針閥、彈簧、密封件、絲堵和泄壓通道等組成，其中泄壓通道與泥漿通道相連通，且泄壓通道和泥漿通道在同一個(gè)方向上。

每個(gè)扶正棱設(shè)計(jì)兩個(gè)柱塞，或者稱之為一組柱塞，即每組兩個(gè)柱塞。柱塞安裝在柱塞缸內(nèi)，柱塞缸底部與泥漿通道相連通。每組柱塞數(shù)量及柱塞直徑大小與井下工作環(huán)境有關(guān)，例如，上部地層鉆進(jìn)，井底鉆具內(nèi)、外泥漿壓差大，地層軟，需要鉆頭側(cè)向切削力小，因此，每組柱塞數(shù)量要少且直徑相對(duì)較??；超深地層鉆進(jìn)，井底鉆具內(nèi)、外泥漿壓差小，地層硬，需要鉆頭側(cè)向切削力大，因此，每組柱塞的數(shù)量要多且直徑相對(duì)較大。

推板是包括推板、蓋板、彈簧、密封件和固定螺絲等部件的總稱。其作用是柱塞在高壓泥漿作用下伸出時(shí)，推動(dòng)推板推靠在井壁上，所產(chǎn)生井壁反作用力推動(dòng)鉆頭側(cè)向切削地層以達(dá)到導(dǎo)向鉆井的目的。當(dāng)柱塞收回時(shí)，推板能夠在彈簧作用下自動(dòng)復(fù)位。

當(dāng)某扶正棱泥漿通道旋轉(zhuǎn)到?jīng)_管偏重塊的扇形沖管缺口范圍內(nèi)時(shí)，泥漿通道開啟，泄壓閥關(guān)閉，沖管偏重塊內(nèi)孔中的高壓泥漿經(jīng)泥漿通道進(jìn)入柱塞缸，柱塞伸出并推動(dòng)推板推靠在井壁上，井壁反作用力推動(dòng)鉆頭側(cè)向切削地層導(dǎo)向鉆井；當(dāng)某扶正棱泥漿通道旋轉(zhuǎn)到?jīng)_管偏重塊的扇形沖管缺口范圍外時(shí)，泥漿通道關(guān)閉，泄壓閥開啟，柱塞缸內(nèi)高壓泥漿經(jīng)泥漿通道和泄壓通道排放到井眼環(huán)空，柱塞和推板收回，不產(chǎn)生井壁反作用力。因此，沖管偏重塊、下接頭上端內(nèi)孔及其側(cè)壁上三個(gè)120°均布泥漿通道共同組成機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步說，三個(gè)120°均布泥漿通道也可設(shè)計(jì)在下接頭上端內(nèi)孔的底平面上。其具體位置與下接頭三個(gè)120°均布扶正棱幾何尺寸、柱塞缸深度、泥漿通道與泄壓通道排列方式、機(jī)械加工工藝水平等因數(shù)有關(guān)，需要在設(shè)計(jì)制造過程中統(tǒng)籌考慮確定。

沖管偏重塊的沖管中心線與井眼軸線相平行，因此，只要出現(xiàn)井斜，沖管中心線就一定是傾斜的，沖管偏重塊在自身重力作用下繞著沖管中心線自由旋轉(zhuǎn)且偏重塊始終處在沖管中心線正下方。進(jìn)一步說，當(dāng)扇形沖管缺口方向與偏重塊方向一致時(shí)，扇形沖管缺口方向也在沖管中心線正下方，機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具增斜導(dǎo)向鉆井；當(dāng)扇形沖管缺口方向與偏重塊方向相反時(shí)，扇形沖管缺口方向在沖管中心線正上方，機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具降斜導(dǎo)向鉆井；當(dāng)扇形沖管缺口方向與偏重塊方向垂直時(shí)，扇形沖管缺口方向在沖管中心線正左(或右)方，機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具扭方位導(dǎo)向鉆井。

某扶正棱上推板持續(xù)推靠在井壁上所產(chǎn)生井壁反作用力時(shí)間長短與其泥漿通道旋轉(zhuǎn)到?jīng)_管偏重塊的扇形沖管缺口范圍內(nèi)時(shí)持續(xù)時(shí)間長短有關(guān)，其泥漿通道旋轉(zhuǎn)到?jīng)_管偏重塊的扇形沖管缺口范圍內(nèi)時(shí)持續(xù)時(shí)間長短又與扇形沖管的缺口角度大小有關(guān)。三個(gè)扶正棱周而復(fù)始地旋轉(zhuǎn)，三個(gè)泥漿通道交替、有序地開啟和關(guān)閉，因此，三個(gè)井壁反作用力間斷性地、有規(guī)律地推動(dòng)鉆頭切削同一側(cè)地層導(dǎo)向鉆井，且井壁反作用力方向的變化范圍與扇形沖管的缺口角度一致。當(dāng)且僅當(dāng)扇形沖管的缺口角度正好為某一特殊角度時(shí)，三個(gè)120°均布扶正棱上泥漿通道中始終有一個(gè)或兩個(gè)泥漿通道處在開啟狀態(tài)，另外兩個(gè)或一個(gè)泥漿通道處在關(guān)閉狀態(tài)，因此，高壓泥漿通過泥漿通道進(jìn)入柱塞缸，柱塞伸出并推動(dòng)推板所產(chǎn)生的井壁反作用力是連續(xù)的，非間斷性的，且三個(gè)井壁反作用力的矢量和方向恒在一定范圍內(nèi)，與扇形沖管缺口角度大小無關(guān)，連續(xù)推動(dòng)鉆頭自動(dòng)導(dǎo)向鉆井。進(jìn)一步說，三個(gè)井壁反作用力的矢量和方向就是機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具的工具面方向，其中，增斜鉆進(jìn)工具面恒在330°-30°，降斜鉆進(jìn)工具面恒在150°-210°，扭方位鉆進(jìn)工具面恒在60°-120°或240°-300°。

機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具所鉆井眼的曲率大小，或者說，其增斜率、降斜率及扭方位井眼變化率的大小與井壁反作用力大小成正比。井壁反作用力等于推板推力，推板推力又等于每個(gè)扶正棱上的柱塞數(shù)量、柱塞底面積和高壓泥漿壓差三者之乘積。對(duì)于某種規(guī)格型號(hào)的機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具來說，柱塞數(shù)量和柱塞底面積是固定不變的，但是，其高壓泥漿壓差是可調(diào)的。準(zhǔn)確地說，高壓泥漿壓差等于井底鉆具內(nèi)、外泥漿液柱壓力的差值，但是，由于機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具距離鉆頭非常近，泥漿通道與鉆頭噴嘴之間的鉆柱內(nèi)泥漿壓耗及泥漿通道所在井深與井底之間的井眼環(huán)空壓耗均可忽略不計(jì)，因此，高壓泥漿壓差近似等于鉆頭噴嘴壓降。對(duì)于帶有機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具的鉆具組合來說，除下鉆前調(diào)整鉆頭噴嘴截面積和鉆進(jìn)中更換不同直徑泥漿泵缸套、調(diào)整泥漿泵沖數(shù)可以間接調(diào)整高壓泥漿壓差外，鉆進(jìn)中還可以通過安裝在立管上的旁通閥分流裝置間接調(diào)整高壓泥漿壓差，從而獲得滿足井眼軌跡設(shè)計(jì)要求的井眼曲率。

本發(fā)明專利的有益效果是：在直井鉆井時(shí)，從開鉆時(shí)第一趟鉆開始的每趟鉆具組合中近鉆頭部位都安裝上可降斜的機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具，只要出現(xiàn)井斜，機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具自動(dòng)降斜鉆進(jìn)直至井眼恢復(fù)到垂直狀態(tài)，后續(xù)鉆進(jìn)中再次出現(xiàn)井斜，機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具再次自動(dòng)降斜鉆進(jìn)，循環(huán)往復(fù)地出現(xiàn)井斜和自動(dòng)降斜鉆進(jìn)，把井斜始終控制在允許范圍內(nèi)，因此，可降斜的機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具就是一種特殊的垂直鉆井工具。在水平段多次鉆遇非儲(chǔ)層且調(diào)整井眼軌跡后，使用螺桿鉆具和MWD/LWD儀器導(dǎo)向鉆井非常困難，甚至滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)鉆具送不到井底，此時(shí)，起鉆更換帶有可增斜(或降斜)的機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具的鉆具組合，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤，在鉆柱旋轉(zhuǎn)時(shí)可順利將鉆具送到井底且機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具自動(dòng)增斜(或降斜)鉆進(jìn)，達(dá)到地質(zhì)導(dǎo)向工程師要求的井眼上調(diào)或下調(diào)井斜后，起鉆更換帶螺桿鉆具和MWD/LWD儀器的鉆具組合進(jìn)行水平段復(fù)合鉆進(jìn)。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明專利機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：1-上接頭、2-沖管偏重塊、3-外筒、4-下接頭、5-泄壓閥、6-柱塞、7-推板。

具體實(shí)施方式

機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具由上接頭(1)、沖管偏重塊(2)、外筒(3)、下接頭(4)、泄壓閥(5)、柱塞(6)、推板(7)組成。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明專利作進(jìn)一步說明。

上接頭(1)上端是石油鉆具螺紋母扣，用于連接石油鉆具，下端是特殊螺紋公扣且與外筒(3)連接在一起，下端內(nèi)孔與沖管偏重塊(2)的沖管上端配套研磨而成，密封可靠，旋轉(zhuǎn)靈活。

沖管偏重塊(2)是機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具的關(guān)鍵部件，由沖管和偏重塊組成，二者即可單獨(dú)加工組裝成一體，也可整體加工而成。

沖管是中空、等壁厚金屬管。高壓泥漿從沖管內(nèi)孔高速流過，高速泥漿流對(duì)沖管偏重塊(2)靈敏度不構(gòu)成任何影響。沖管下端與下接頭(4)上端內(nèi)孔配套研磨而成，密封可靠，旋轉(zhuǎn)靈活；其次，沖管下端部分沖管設(shè)計(jì)成扇形沖管結(jié)構(gòu)，其長度足夠加工安裝泥漿通道和泄壓閥(5)觸碰開關(guān)。

偏重塊根據(jù)需要可以加工成不同形狀，也可選用不同材質(zhì)或者多種材質(zhì)組合，盡最大可能增加偏重塊重量和重心偏離程度，以此提高沖管偏重塊(2)的靈敏程度。

外筒(3)上、下端通過特殊螺紋與上接頭(1)、下接頭(4)連接，其外徑與上接頭(1)、下接頭(4)本體直徑相同，因此，上部鉆具的鉆壓、扭矩和拉力通過上接頭(1)、外筒(3)和下接頭(4)依次傳遞到鉆頭。另外，外筒(3)內(nèi)部、上接頭(1)下端面和下接頭(4)上端面共同形成一個(gè)密閉腔，保護(hù)沖管偏重塊(2)不受外部環(huán)境影響，且密閉腔內(nèi)充滿液壓油，液壓油壓力3.0-4.0MPa，其值約為井底鉆具內(nèi)、外泥漿壓差2/3，其作用是平衡沖管內(nèi)、外部壓差，減緩沖管上、下端密封失效，延長沖管偏重塊(2)使用壽命。

下接頭(4)上端是特殊螺紋公扣且與外筒(3)連接在一起，下端是石油鉆具螺紋母扣，用于連接鉆頭。下接頭(4)按照120°均布設(shè)計(jì)三個(gè)扶正棱，扶正棱最大外徑略小于井眼直徑。在每個(gè)扶正棱上，均加工安裝有泥漿通道、泄壓閥(5)、柱塞(6)和推板(7)等部件。

泄壓閥(5)由觸碰開關(guān)、針閥、彈簧、密封件、絲堵和泄壓通道等組成，其中泄壓通道與泥漿通道相連通，且泄壓通道和泥漿通道在同一個(gè)方向上。

每個(gè)扶正棱設(shè)計(jì)兩個(gè)柱塞(6)，或者稱之為一組柱塞(6)，即每組兩個(gè)柱塞(6)。柱塞(6)安裝在柱塞缸內(nèi)，柱塞缸底部與泥漿通道相連通。每組柱塞(6)數(shù)量及柱塞(6)直徑大小與井下工作環(huán)境有關(guān)，例如，上部地層鉆進(jìn)，井底鉆具內(nèi)、外泥漿壓差大，地層軟，需要鉆頭側(cè)向切削力小，因此，每組柱塞(6)數(shù)量要少且直徑相對(duì)較??；超深地層鉆進(jìn)，井底鉆具內(nèi)、外泥漿壓差小，地層硬，需要鉆頭側(cè)向切削力大，因此，每組柱塞(6)的數(shù)量要多且直徑相對(duì)較大。

推板(7)是包括推板、蓋板、彈簧、密封件和固定螺絲等部件的總稱。其作用是柱塞(6)在高壓泥漿作用下伸出時(shí)，推動(dòng)推板(7)推靠在井壁上，所產(chǎn)生井壁反作用力推動(dòng)鉆頭側(cè)向切削地層以達(dá)到導(dǎo)向鉆井的目的。當(dāng)柱塞(6)收回時(shí)，推板(7)能夠在彈簧作用下自動(dòng)復(fù)位。

當(dāng)某扶正棱泥漿通道旋轉(zhuǎn)到?jīng)_管偏重塊(2)的扇形沖管缺口范圍內(nèi)時(shí)，泥漿通道開啟，泄壓閥關(guān)閉，沖管偏重塊(2)內(nèi)孔中的高壓泥漿經(jīng)泥漿通道進(jìn)入柱塞缸，柱塞(6)伸出并推動(dòng)推板(7)推靠在井壁上，井壁反作用力推動(dòng)鉆頭側(cè)向切削地層導(dǎo)向鉆井；當(dāng)某扶正棱泥漿通道旋轉(zhuǎn)到?jīng)_管偏重塊(2)的扇形沖管缺口范圍外時(shí)，泥漿通道關(guān)閉，泄壓閥開啟，柱塞缸內(nèi)高壓泥漿經(jīng)泥漿通道和泄壓通道排放到井眼環(huán)空，柱塞(6)和推板(7)收回，不產(chǎn)生井壁反作用力。因此，沖管偏重塊(2)、下接頭(4)上端內(nèi)孔及其側(cè)壁上三個(gè)120°均布泥漿通道共同組成機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步說，三個(gè)120°均布泥漿通道也可設(shè)計(jì)在下接頭(4)上端內(nèi)孔的底平面上。其具體位置與下接頭(4)三個(gè)120°均布扶正棱幾何尺寸、柱塞缸深度、泥漿通道與泄壓通道排列方式、機(jī)械加工工藝水平等因數(shù)有關(guān)，需要在設(shè)計(jì)制造過程中統(tǒng)籌考慮確定。

沖管偏重塊(2)的沖管中心線與井眼軸線相平行，因此，只要出現(xiàn)井斜，沖管中心線就一定是傾斜的，沖管偏重塊(2)在自身重力作用下繞著沖管中心線自由旋轉(zhuǎn)且偏重塊始終處在沖管中心線正下方。進(jìn)一步說，當(dāng)扇形沖管缺口方向與偏重塊方向一致時(shí)，扇形沖管缺口方向也在沖管中心線正下方，機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具增斜導(dǎo)向鉆井；當(dāng)扇形沖管缺口方向與偏重塊方向相反時(shí)，扇形沖管缺口方向在沖管中心線正上方，機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具降斜導(dǎo)向鉆井；當(dāng)扇形沖管缺口方向與偏重塊方向垂直時(shí)，扇形沖管缺口方向在沖管中心線正左(或右)方，機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具扭方位導(dǎo)向鉆井。

某扶正棱上推板(7)持續(xù)推靠在井壁上所產(chǎn)生井壁反作用力時(shí)間長短與其泥漿通道旋轉(zhuǎn)到?jīng)_管偏重塊(2)的扇形沖管缺口范圍內(nèi)時(shí)持續(xù)時(shí)間長短有關(guān)，其泥漿通道旋轉(zhuǎn)到?jīng)_管偏重塊(2)的扇形沖管缺口范圍內(nèi)時(shí)持續(xù)時(shí)間長短又與扇形沖管的缺口角度大小有關(guān)。三個(gè)扶正棱周而復(fù)始地旋轉(zhuǎn)，三個(gè)泥漿通道交替、有序地開啟和關(guān)閉，因此，三個(gè)井壁反作用力間斷性地、有規(guī)律地推動(dòng)鉆頭切削同一側(cè)地層導(dǎo)向鉆井，且井壁反作用力方向的變化范圍與扇形沖管的缺口角度一致。當(dāng)且僅當(dāng)扇形沖管的缺口角度正好為某一特殊角度時(shí)，三個(gè)120°均布扶正棱上泥漿通道中始終有一個(gè)或兩個(gè)泥漿通道處在開啟狀態(tài)，另外兩個(gè)或一個(gè)泥漿通道處在關(guān)閉狀態(tài)，因此，高壓泥漿通過泥漿通道進(jìn)入柱塞缸，柱塞(6)伸出并推動(dòng)推板(7)所產(chǎn)生的井壁反作用力是連續(xù)的，非間斷性的，且三個(gè)井壁反作用力的矢量和方向恒在一定范圍內(nèi)，與扇形沖管缺口角度大小無關(guān)，連續(xù)推動(dòng)鉆頭自動(dòng)導(dǎo)向鉆井。進(jìn)一步說，三個(gè)井壁反作用力的矢量和方向就是機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具的工具面方向，其中，增斜鉆進(jìn)工具面恒在330°-30°，降斜鉆進(jìn)工具面恒在150°-210°，扭方位鉆進(jìn)工具面恒在60°-120°或240°-300°。

機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具所鉆井眼的曲率大小，或者說，其增斜率、降斜率及扭方位井眼變化率的大小與井壁反作用力大小成正比。井壁反作用力等于推板(7)推力，推板(7)推力又等于每個(gè)扶正棱上的柱塞(6)數(shù)量、柱塞(6)底面積和高壓泥漿壓差三者之乘積。對(duì)于某種規(guī)格型號(hào)的機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具來說，柱塞(6)數(shù)量和柱塞(6)底面積是固定不變的，但是，其高壓泥漿壓差是可調(diào)的。準(zhǔn)確地說，高壓泥漿壓差等于井底鉆具內(nèi)、外泥漿液柱壓力的差值，但是，由于機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具距離鉆頭非常近，泥漿通道與鉆頭噴嘴之間的鉆柱內(nèi)泥漿壓耗及泥漿通道所在井深與井底之間的井眼環(huán)空壓耗均可忽略不計(jì)，因此，高壓泥漿壓差近似等于鉆頭噴嘴壓降。對(duì)于帶有機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具的鉆具組合來說，除下鉆前調(diào)整鉆頭噴嘴截面積和鉆進(jìn)中更換不同直徑泥漿泵缸套、調(diào)整泥漿泵沖數(shù)可以間接調(diào)整高壓泥漿壓差外，鉆進(jìn)中還可以通過安裝在立管上的旁通閥分流裝置間接調(diào)整高壓泥漿壓差，從而獲得滿足井眼軌跡設(shè)計(jì)要求的井眼曲率。

實(shí)施例1

在直井鉆井時(shí)，從開鉆時(shí)第一趟鉆開始的每趟鉆具組合中近鉆頭部位都安裝上可降斜的機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具，只要出現(xiàn)井斜，機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具自動(dòng)降斜鉆進(jìn)直至井眼恢復(fù)到垂直狀態(tài)，后續(xù)鉆進(jìn)中再次出現(xiàn)井斜，機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具再次自動(dòng)降斜鉆進(jìn)，循環(huán)往復(fù)地出現(xiàn)井斜和自動(dòng)降斜鉆進(jìn)，把井斜始終控制在允許范圍內(nèi)，因此，可降斜的機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具就是一種特殊的垂直鉆井工具。

實(shí)施例2

在水平段多次鉆遇非儲(chǔ)層且調(diào)整井眼軌跡后，使用螺桿鉆具和MWD/LWD儀器導(dǎo)向鉆井非常困難，甚至滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)鉆具送不到井底，此時(shí)，起鉆更換帶有可增斜(或降斜)的機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具的鉆具組合，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤，在鉆柱旋轉(zhuǎn)時(shí)可順利將鉆具送到井底且機(jī)械導(dǎo)向鉆井工具自動(dòng)增斜(或降斜)鉆進(jìn)，達(dá)到地質(zhì)導(dǎo)向工程師要求的井眼上調(diào)或下調(diào)井斜后，起鉆更換帶螺桿鉆具和MWD/LWD儀器的鉆具組合進(jìn)行水平段復(fù)合鉆進(jìn)。

以上對(duì)本發(fā)明專利的說明僅是優(yōu)選范例，并不能被理解為對(duì)本發(fā)明專利技術(shù)方案內(nèi)容的限制。以上內(nèi)容在具體應(yīng)用中，技術(shù)人員有可能需要根據(jù)具體情況作個(gè)別調(diào)整和改變，所述調(diào)整和改變均應(yīng)落入本發(fā)明專利所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍之中。