1.一种机械式旋转导向钻井工具,其特征在于:所述机械式旋转导向钻井工具两端分别与上部钻具和下部钻头可拆卸螺纹连接;所述机械式旋转导向钻井工具包括测试短节(1)、离合装置、控制机构、执行部分、止推轴承(4)以及TC轴承(27);
所述测试短节(1)同时作为机械式旋转导向钻井工具的上接头,内部与芯轴(19)通过螺纹连接;所述测试短节(1)具有测试方位角、工具面角、井斜角功能,同时能将测试到的相关数据传到地面;
所述离合装置包括由TC轴承静环(271)轴向定位的弹簧架(7),固定在芯轴(19)键槽里的离合键(12),固定离合键(12)的离合键固定螺钉(11),连接芯轴(19)与导向本体(9)的离合器控制筒(10),以及位于弹簧架(7)与离合键(12)之间的离合器弹簧(8);所述离合装置脱离时,芯轴(19)与导向本体(9)相互独立转动,而在合上时,芯轴(19)与导向本体(9)一起转动;
所述控制机构包括将轴向运动转换为转动的开关控制筒(14),装配在导向本体(9)上限制开关控制筒(14)轴向位移的螺钉(15),驱动开关控制筒(14)复位的控制弹簧(18),避免开关控制筒(14)带动控制弹簧(18)转动的推力轴承(17),以及开启或关闭孔d(93)的开关(20);所述控制机构的开关控制筒(14)驱动开关(20)转动开启或关闭孔d(93);
所述执行部分包括装配在导向本体(9)空腔a(924)内的推块(24),限制推块(24)径向行程的推块盖板(21),固定推块盖板(21)的盖板螺钉(22),以及允许单向导通的推块单向喷嘴(26);所述执行部分的推块(24)伸出后对井壁施加推靠力;
所述开关控制筒(14)内部与芯轴(19)间隙配合,外部与导向本体(9)间隙配合,开关控制筒(14)能沿轴向滑动;开关控制筒(14)外圆柱面开设有“W”形凹槽道,与装配在导向本体(9)上的控制螺钉(15)相互配合,带动开关(20)旋转;所述控制弹簧(18)的最大压缩行程大于或等于开关控制筒(14)的轴向滑动距离;
所述开关控制筒(14)与开关(20)插接在一起,允许开关控制筒(14)与开关(20)有相对轴向位置关系变化,限制开关控制筒(14)与开关(20)相对周向位置关系变化;所述开关(20)上分两层开六个孔g(201),每层均布三个,轴向位置与导向本体(9)上的孔d(93)对应;
开关(20)外圆柱面上,每个孔g(201)的周围均有一条装配密封圈(25)的环形凹槽道;
所述导向本体(9)设置有两个相差120°的装配推块(24)的空腔a(924);与两空腔a(924)相差120°的位置保留不加工空腔a(924)的翼块;所述导向本体(9)在装配控制弹簧(18)的位置均布有三个平衡压力的孔c(92);所述芯轴(19)开有进入空腔b(1014)的孔e(191)和进入空腔a(924)的孔f(192);芯轴(19)上端与作为工具上接头的测试短节(1)通过螺纹相连,芯轴(19)下端与下接头作为一体。
2.根据权利要求1所述的机械式旋转导向钻井工具,其特征在于:所述离合器控制筒(10)外部均布四个花键,导向本体(9)内部与离合器控制筒(10)外花键对应、配套设置键槽;所述离合器控制筒(10)内部与芯轴(19)间隙配合,离合器控制筒(10)外花键与导向本体(9)花键槽间隙配合,离合器控制筒(10)能沿轴向滑动;所述离合器控制筒(10)的滑动行程以及离合器弹簧(8)的最大压缩行程大于离合键(12)的长度。
3.根据权利要求1所述的机械式旋转导向钻井工具,其特征在于:所述离合键(12)只设置一个,离合键(12)两端为圆弧面;离合器控制筒(10)内部与离合键(12)对应、配套设置一个键槽;所述弹簧架(7)外部均布四个花键,导向本体(9)内部与弹簧架(7)外花键对应、配套设置键槽;所述弹簧架(7)开有均布的三个平衡压力的孔a(71),导向本体(9)对应、配套设置三个平衡压力的孔b(91)。
4.根据权利要求1所述的机械式旋转导向钻井工具,其特征在于:所述推块(24)在导向本体(9)周向上相差120°设置两个,由推块盖板(21)限制在导向本体(9)的空腔a(924)内伸缩;所述推块单向喷嘴(26)只允许流体流出空腔a(924),限制流体流入空腔a(924)。
5.根据权利要求4所述的机械式旋转导向钻井工具,其特征在于:所述推块单向喷嘴(26)通过喷嘴外壳(261)外部的螺纹与推块(24)连接;喷嘴外壳(261)内部一段为螺纹,与喷嘴内挡板(262)对应、配套设置,另一段为内花键槽,最小内径为喷嘴阀芯(263)的外径;
所述喷嘴内挡板(262)外部为螺纹,中间开小于喷嘴阀芯(263)外径的内六角通孔。
6.根据权利要求1所述的机械式旋转导向钻井工具,其特征在于:所述导向本体(9)上下两端各设置一对TC轴承(27);所述TC轴承静环(271)靠近工具两端面的位置设置止推轴承(4);所述止推轴承(4)由TC轴承静环(271)和调节螺母(3)轴向定位;所述调节螺母(3)利用卡在芯轴(19)上的弹簧挡圈(2)防松。
7.根据权利要求1所述的机械式旋转导向钻井工具,其特征在于:所述离合器弹簧(8)的刚度值比控制弹簧(18)的刚度值大,保证改变空腔b(1014)处流体压力后,离合器控制筒(10)受大于等于开关控制筒(14)液压推力时,开关控制筒(14)先旋转下行,离合器控制筒(10)再滑动脱开。