[发明专利]一种机械式旋转导向装置

权利要求书

1.一种机械式旋转导向装置，其特征在于，包括

套筒组件，至少包括上下连接的第一套筒和第二套筒；所述第一套筒与上端盖相配合形成环形凹槽；所述第二套筒的外壁内设有径向伸缩组件；

芯轴，穿过所述套筒组件，上端连接旋转钻柱、下端连接近钻头钻具或钻头；从上至下其外壁依次设有环形凸台、第一旁通孔组、第二旁通孔组和第三旁通孔组；所述芯轴通过其环形凸台与所述环形凹槽相互配合实现轴向定位；所述第三旁通孔组中至少有一个孔与所述径向伸缩组件的伸缩轴相对应；

伸缩控制筒，同轴套接于所述第二套筒与所述芯轴形成的环形空腔内，并沿其轴线在所述环形空腔内上下移动，且能够绕其轴线转动；所述伸缩控制筒的外壁设有控制凹槽，所述控制凹槽至少包括多个首尾相连的人字形凹槽，且相邻倒人字凹槽中一个为上部分支向上竖直延伸的长人字形凹槽、另一个为上部分支较短或缺失的短人字形凹槽；

所述伸缩控制筒的上端部、所述第一套筒和所述第二套筒组成的上部腔室与所述第一旁通孔组相连通；所述第三旁通孔组的孔轴位于所述径向伸缩组件的径向伸缩块的伸缩平面上；

流入所述芯轴中心通孔的高压钻井液，使得所述伸缩控制筒下行至其上的连通孔与所述第三旁通孔组相通，此时，设于所述第二套筒上的径向控制销从所述长人字形凹槽与所述短人字形凹槽相接处移动到所述长人字形凹槽的最上方，进而所述高压钻井液进入所述径向伸缩组件推动其伸缩块沿径向外移伸出所述第二套筒的外壁并与井壁接触，实现导向功能；

若需要定向钻井，减小泵压，使得伸缩控制筒在第一压簧作用下上行，将所述连通孔与第三旁通孔组不连通，所述伸缩块回弹到所述第二套筒的外壁内，所述径向控制销从所述长人字形凹槽的最上方移动到所述长人字形凹槽与下一短人字形凹槽相接处，实现定向钻井。

2.根据权利要求1所述机械式旋转导向装置，其特征在于，在所述环形凹槽的下方，所述第一套筒上设有键槽，对应的位于键槽下方的所述芯轴的外壁上还设有外花键，所述环形凹槽至少向上延伸至所述外花键与所述键槽相对接。

3.根据权利要求1所述机械式旋转导向装置，其特征在于，所述第一套筒包括相互螺接的第一上套筒和第一下套筒，所述第一上套筒与所述上端盖相配合形成环形凹槽，位于所述环形凹槽下方的所述第一上套筒的内孔设置有键槽；对应的位于键槽下方的所述芯轴的外壁上还设有外花键，所述环形凹槽至少向上延伸至所述外花键与所述键槽相对接；所述第一下套筒的上部设有用于容纳所述花键的花键容置槽。

4.根据权利要求2或3所述机械式旋转导向装置，其特征在于，所述第二套筒的外壁设有若干单向阀，所述单向阀设于所述径向伸缩组件的下方，且所述单向阀与所述连通孔之间的所述伸缩控制筒的外壁，设有环空联通槽。

5.根据权利要求1所述机械式旋转导向装置，其特征在于，所述伸缩控制筒与所述第二套筒之间设有第二压簧。

6.根据权利要求4所述机械式旋转导向装置，其特征在于，所述芯轴上端通过上接头连接旋转钻柱、下端通过下接头连接近钻头钻具或钻头。

7.根据权利要求4所述机械式旋转导向装置，其特征在于，所述径向伸缩组件包括伸缩块、伸缩轴、第一压簧和固定于所述第二套筒的支座，所述第一压簧设于所述支座与所述伸缩轴之间，所述伸缩块设于所述伸缩轴的外端；所述伸缩轴在所述第二套筒的径向伸缩腔内移动。

8.根据权利要求7所述机械式旋转导向装置，其特征在于，所述伸缩轴与所述支座之间、所述伸缩轴与所述径向伸缩腔之间、所述单向阀与所述第二套筒之间、所述伸缩控制筒与所述第二套筒之间均通过O型密封圈密封。

9.根据权利要求6所述机械式旋转导向装置，其特征在于，所述上接头与所述上端盖之间、所述第一下套筒与所述第二套筒之间均通过毡圈密封。

10.根据权利要求1所述机械式旋转导向装置，其特征在于，所述第一旁通孔组与所述第二旁通孔组之间的距离小于所述伸缩控制筒的下行距离。