1.一種機械導向鉆井工具,其特征在于:機械導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)、和推板(7)組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種機械導向鉆井工具,其特征在于:沖管偏重塊(2)是機械導向鉆井工具的關鍵部件,由沖管和偏重塊組成,二者即可單獨加工組裝成一體,也可整體加工而成;
沖管是中空、等壁厚金屬管,沖管上、下端分別與上接頭(1)下端內孔和下接頭(4)上端內孔配套研磨而成,密封可靠,旋轉靈活;
高壓泥漿從沖管內孔高速流過,高速泥漿流對沖管偏重塊(2)靈敏度不構成任何影響;
沖管下端部分沖管設計成扇形沖管結構,其長度足夠加工安裝泥漿通道和泄壓閥(5)觸碰開關;
偏重塊根據(jù)需要可以加工成不同形狀,也可選用不同材質或者多種材質組合,盡最大可能增加偏重塊重量和重心偏離程度,提高沖管偏重塊(2)的靈敏度。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種機械導向鉆井工具,其特征在于:外筒(3)內部、上接頭(1)下端面和下接頭(4)上端面共同形成一個密閉腔,保護沖管偏重塊(2)不受外部環(huán)境影響,且密閉腔內充滿液壓油,液壓油壓力3.0-4.0MPa,其值約為井底鉆具內、外泥漿壓差2/3,其作用是平衡沖管內、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。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的一種機械導向鉆井工具,其特征在于:沖管偏重塊(2)和下接頭(4)上端內孔及其側壁上三個120°均布泥漿通道共同組成機械導向鉆井工具的導向機構;
沖管偏重塊(2)的沖管中心線與井眼軸線相平行,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且偏重塊始終處在沖管中心線正下方;
當扇形沖管缺口方向與偏重塊方向一致時,扇形沖管缺口方向也在沖管中心線正下方,機械導向鉆井工具增斜導向鉆井;
當扇形沖管缺口方向與偏重塊方向相反時,扇形沖管缺口方向在沖管中心線正上方,機械導向鉆井工具降斜導向鉆井;
當扇形沖管缺口方向與偏重塊方向垂直時,扇形沖管缺口方向在沖管中心線正左(或右)方,機械導向鉆井工具扭方位導向鉆井;
進一步說,可降斜的機械導向鉆井工具是一種特殊垂直鉆井工具。
5.根據(jù)權利要求1或2或4所述的一種機械導向鉆井工具,其特征在于:當且僅當扇形沖管的缺口角度正好為某一特殊角度時,三個120°均布扶正棱上泥漿通道中始終有一個或兩個泥漿通道處在開啟狀態(tài),另外兩個或一個泥漿通道處在關閉狀態(tài),因此,高壓泥漿通過泥漿通道進入柱塞缸,柱塞(6)伸出并推動推板(7)所產(chǎn)生的井壁反作用力是連續(xù)的,非間斷性的,且三個井壁反作用力的矢量和方向恒在一定范圍內,與扇形沖管缺口角度大小無關,連續(xù)推動鉆頭自動導向鉆井;
進一步說,三個井壁反作用力的矢量和方向就是機械導向鉆井工具的工具面方向,其中,增斜鉆進工具面恒在330°-30°,降斜鉆進工具面恒在150°-210°,扭方位鉆進工具面恒在60°-120°或240°-300°。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種機械導向鉆井工具,其特征在于:機械導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;除下鉆前調整鉆頭噴嘴截面積和鉆進中更換不同直徑泥漿泵缸套、調整泥漿泵沖數(shù)可以間接調整井壁反作用力大小外,鉆進中還可以通過安裝在立管上的旁通閥分流裝置間接調整井壁反作用力大小,從而獲得滿足井眼軌跡設計要求的井眼曲率。