专利名称：井上可控导向工具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种钻井机具，尤其是一种可在地面控制井底钻具组合的钻头钻进方向的井上可控导向工具。
背景技术：
钻井是石油天然气勘探开发的重要手段，是油气田建设的基础项目，也是石油天然气工业中耗资最大的专业工程，其费用高达整个投资的40％。先进钻井技术在加快油气勘探开发速度、提高储量和采收率、降低勘探开发投资和作业成本、延长老油田寿命、以及减少钻井平台数量以获得较高经济效益等方面发挥着重要作用。
因此，开展钻井技术和工具研究，努力降低钻井成本，对提高我国油气田勘探开发的效率和经济效益、以及提升我国参与世界石油天然气勘探开发市场的竞争力都具有重要的战略意义和现实意义。
目前，现有的通过造斜改变井底钻头钻进方向的技术，大都需要经历“起钻、在地面更换固定角度的弯接头后再下钻”这一钻井“间断”过程，使钻井周期增长，钻井成本增大，因此这一问题亟待解决。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种井上可控导向工具，该导向工具通过井上遥控可改变井下底部钻具组合的结构弯角大小以满足钻井工艺要求，且在完成特定工艺要求后，钻具仍可旋转钻进。
为此本实用新型提出一种井上可控导向工具，由为中空柱状体的上部接头、中间接头套合固定连接构成外部壳体，所述上部接头与中间接头同轴设置；一中空芯轴、一阀杆固定套、一葫芦头导杆均为中空柱状体，并依序套合连接设置在上述壳体内；所述中空芯轴与上部接头、中间接头为同轴设置；中空芯轴外侧壁与上部接头之间设有可控制其上下移动的控制装置；所述阀杆固定套内孔的回转中心线与中空芯轴、上部接头、中间接头的回转中心线的夹角大于零；一控制阀设置在所述阀杆固定套与上部接头的底端之间；所述葫芦头导杆的中部外周与中间接头的下部密封配合，其下部与下部接头固定连接；其中，上部接头的上端与中空芯轴上端构成第一控制腔，所述葫芦头导杆的顶部与阀杆固定套的内孔、中空芯轴下端面构成第二控制腔，其外周壁与中间接头内侧壁、阀杆固定套底面构成第三控制腔，中空芯轴的下部与上部接头的底端、中间接头内侧壁之间构成第四控制腔；所述第一、二、三、四控制腔相互连通，构成一压差驱动机构。
如上所述的井上可控导向工具，其中所述中空芯轴的顶部设有一引流套，该引流套的外周壁面与控制套内周壁密封设置，引流套的内周与中空芯轴相贯通；所述中空芯轴的外周壁面上沿纵向相对设有一个以上的沉孔；在该中空芯轴的外侧壁面沿纵向还设有一滑道，一滑道销钉的一端固定于上部接头的侧壁，另一端容置于所述中空芯轴的滑道内；且该中空芯轴的下部外周壁设有一凸台，上述阀杆固定套的顶部抵顶于所述中空芯轴的凸台下部；所述凸台与中空芯轴的外侧壁、上部接头的底端、中间接头内侧壁构成第四控制腔。
如上所述的井上可控导向工具，其中，所述控制装置包括中空芯轴与上部接头间设有一控制套，控制套的内侧壁面具有一环凸起，该凸起的内壁面与上述中空芯轴相配合，该凸起的下表面与上部接头之间设有控制套复位弹簧；在该控制套外侧壁与上部接头之间至少设置一控制套销钉，该控制套销钉一端容置于上部接头侧壁内，并抵顶于复位弹簧，其另一端可分离地与控制套外侧壁嵌合设置；所述控制套的内侧壁与中空芯轴相配合。
如上所述的井上可控导向工具，其中，所述控制装置还包括上部接头的侧壁上设有至少一个控制盒体，至少一个分离销钉与中空芯轴中心线垂直设置，并容置在该控制盒体内，所述分离销钉的一端为弧凸形，并可分离地顶抵于中空芯轴外周壁的凹环槽内，另一端顶抵于控制盒体内的分离销钉弹簧；所述控制盒体内还设有定位销钉，该定位销钉设置在分离销钉的下部，其轴侧相对设有两楔形槽，且分离销钉的一端可分离地顶抵于中空芯轴的外周壁的沉孔内，另一端顶抵于控制盒体内的定位销钉弹簧。
如上所述的井上可控导向工具，其中所述控制盒与控制套之间设有可沿纵向上下移动的推动方销钉组件，该销钉组件包括对称的两推动方销钉，其上端相互铰接，所述两推动方销钉的外侧面均设有使其常态呈闭合状的复位板簧，内侧面呈阶梯状；所述推动方销钉组件远离铰接端的两方销钉第一控制端的内侧面间距大于等于分离销钉、定位销钉的直径，其靠近铰接端的第二控制端的内侧面间距小于所述分离销钉的直径，且其第一控制端的上端面与上述定位销钉轴侧的楔形槽的楔形面相配合。
如上所述的井上可控导向工具，其中所述控制阀包括一与上部接头底端固定设置的可与可控导向工具外部相导通的阀座，一阀杆下部容置于阀杆固定套的侧壁内，并抵顶于缓冲弹簧；其上端设有一阀头，该阀头与上部接头底部设置的阀座相配合。
如上所述的井上可控导向工具，其中所述葫芦头导杆的中部外周为球面，其与中间接头的下部配合面间设有一下压环，且葫芦头导杆与下压环之间的接触面为球面配合；所述葫芦头导杆的上端容置于上述阀杆固定套的内孔中，并与阀杆固定套内孔之间的接触面为相配合的斜圆柱面，如上所述的井上可控导向工具，其中所述中间接头与下部接头的连接处设有至少两个相对设置的承扭块，该承扭块与下部接头固定连接。
如上所述的井上可控导向工具，其中所述第一控制腔中的引流套上端面与第四控制腔的中空芯轴的凸台上端面的面积和大于第二控制腔的中空芯轴下端面与第三控制腔的阀杆固定套下端面的面积和；所述第一控制腔中的引流套上端面的面积小于第二控制腔的中空芯轴下端面与第三控制腔的阀杆固定套下端面的面积和。
应用本实用新型提供的井上可控导向工具，能够实现通过泥浆排量或钻压的改变在井上控制井下底部钻具组合的结构弯角大小，弯角的大小有几个档位可供选择，档位的多少与中空芯轴外周壁面上设置的沉孔的数量有关，沉孔的数量越多，则可供选择的档位也越多。其中，最高档位的弯角值与葫芦头导杆、下部接头的回转中心线和引流套、中空芯轴、上部接头、中间接头的回转中心线的夹角的大小有关，其夹角越大，则最高档位的弯角值也越大。应用本实用新型提供的井上可控导向工具，能满足钻井定向控制及随钻角度调节技术的需要，且这种实现花费的时间很少(一般约在半小时以内)，从而减少了因起下、钻和更换弯接头而浪费的时间，节约了钻井成本。
图1为本实用新型的井上可控导向工具的结构剖视示意图；图1A为图1中I处的局部放大示意图；图2为本实用新型的井上可控导向工具的另一结构剖视示意图，该图与图1互为垂直的两个剖面；图3为本实用新型的井上可控导向工具的下部接头相对于中间接头和上部接头产生相对转动的结构原理剖视示意图一；图4为本实用新型的井上可控导向工具的推动方销钉转动分叉状态示意图；图5为本实用新型的井上可控导向工具的下部接头相对于中间接头和上部接头产生相对转动的结构原理剖视示意图二；图6为本实用新型的井上可控导向工具的下部接头相对于中间接头和上部接头产生相对转动的结构原理剖视示意图三，此时中空芯轴处于上行的初始位置；图7为本实用新型的井上可控导向工具的下部接头相对于中间接头和上部接头产生相对转动的结构原理剖视示意图四，此时中空芯轴处于上行状态；图8为本实用新型的井上可控导向工具的下部接头相对于中间接头和上部接头产生相对转动的结构原理剖视示意图五。
附图标号说明1、上部接头 2、引流套 3、控制套31、凸起4、中空芯轴 41、凸台42、沉孔 43、滑道5、控制套销钉 6、复位弹簧 7、控制套复位弹簧8、控制盒体 9、推动方销钉 91、第一控制端 92、第二控制端10、销轴11、板簧111、联接销钉12、定位销钉121、楔形槽13、定位销钉弹簧14、分离销钉15、分离销钉弹簧；16、滑道销钉17、中间接头18、喷嘴 19、阀座20、阀头21、阀杆22、缓冲弹簧 23、阀杆固定套24、葫芦头导杆 25、下压环 26、承扭块 27、下部接头28、孔 29、葫芦头导杆 24、下部接头27的回转中心线30、阀杆固定套 23内孔的回转中心线300、引流套 2、中空芯轴 4、上部接头 1、中间接头17的回转中心线A、第一控制腔 B、第二控制腔 C、第三控制腔 D、第四控制腔E、环空具体实施方式
以下结合附图及具体实施例进一步详细说明本实用新型。
本实用新型提出的井上可控导向工具如图1、图1A、图2所示，具有由中空柱状体的上部接头1、中间接头17套合固定连接构成外部壳体，所述上部接头1与中间接头17同轴设置，并藉由联接销钉111固定连接；一中空芯轴4、一阀杆固定套23、一葫芦头导杆24均为中空柱状体，并依序套合连接设置在上述壳体内；所述中空芯轴4与上部接头1、中间接头17为同轴设置；中空芯轴4外侧壁与上部接头17之间设有可控制其上下移动的控制装置；所述阀杆固定套23内孔的回转中心线30与中空芯轴、上部接头、中间接头的回转中心线的夹角大于零；一控制阀设置在所述阀杆固定套23与上部接头1的底端之间；所述葫芦头导杆24的中部外周与中间接头17的下部密封配合，其下部与下部接头27固定连接，该下部接头27的另一端连接钻头；其中，上部接头1的上端与中空芯轴4上端构成第一控制腔A，所述葫芦头导杆24的顶部与阀杆固定套23的内孔、中空芯轴4下端面构成第二控制腔B，其外周壁与中间接头17内侧壁、阀杆固定套23底面构成第三控制腔C，中空芯轴4的下部与上部接头1的底端、中间接头17内侧壁之间构成第四控制腔D；所述第一、二、三、四控制腔间相互连通，构成一压差驱动机构。
在本实施例中，所述中空芯轴4的下部外周壁设有一凸台41，上述阀杆固定套23的顶部抵顶于所述中空芯轴的凸台41下部；所述凸台41与中空芯轴4的外侧壁、上部接头1的底端、中间接头17内侧壁构成第四控制腔；且该中空芯轴4的外周壁面上设有一个以上的沉孔42。
上述控制装置包括中空芯轴4与上部接头1间设有一控制套3，至少一控制套销钉5设置在该控制套外侧壁与上部接头1之间，该控制套销钉5一端容置于上部接头1侧壁内，并抵顶于复位弹簧6，该复位弹簧可采用蝶簧；该销钉的另一端可分离地嵌合设置于控制套外侧壁的凹环槽内；所述控制套3的内侧壁面具有一环凸起31，该凸起31的内壁面与上述中空芯轴4相配合，该凸起的下表面与上部接头1之间设有控制套复位弹簧7。
所述控制装置还包括上部接头1的侧壁上设有至少一个控制盒体8，至少一个分离销钉14与中空芯轴中心线垂直设置，并容置在该控制盒体内，所述分离销钉14的一端可分离地顶抵于中空芯轴外周壁的沉孔内，另一端顶抵于控制盒体内的分离销钉弹簧15。所述分离销钉顶抵于中空芯轴的沉孔的一端为弧凸形端部。所述控制盒体内还设有定位销钉12，该定位销钉12设置在分离销钉14的下部，其一端可分离地顶抵于中空芯轴4的外周壁的另一沉孔内，另一端顶抵于控制盒体内的定位销钉弹簧13。所述定位销钉12的轴侧周面相对设有两楔形槽121。为使中空芯轴4上下移动时定位准确，可根据需要设置控制盒体8、控制套销钉5的个数。在本实施例中上述控制盒体8、控制套销钉5均为对称设置在上部接头1的侧壁上，从而可分别在径向抵顶定位中空芯轴及控制套，使其受力均衡，可平稳地在上部接头1、中间接头17内上、下移动。
所述控制盒体8与中空芯轴4之间设有可沿纵向上下移动的推动方销钉组件，如图4所示，该销钉组件包括对称的两推动方销钉9，其上端相互铰接，即所述推动方销钉9可绕其销轴10转动。所述两推动方销钉9的外侧面均设有使其常态呈闭合状的复位板簧11，内侧面呈阶梯状。所述推动方销钉组件远离铰接端的两推动方销钉9第一控制端91的内侧面间距大于等于分离销钉14、定位销钉12的直径；其靠近铰接端的第二控制端92的内侧面间距小于所述分离销钉14的直径。所述推动方销钉9第一控制端91的内侧面与上述定位销钉12轴侧楔形槽121的楔形面相配合。
所述控制阀包括一与上部接头1底端固定设置的阀座19，一阀杆21下部容置于阀杆固定套23的侧壁内，并抵顶于缓冲弹簧22；其上端设有一阀头20，该阀头20与上部接头1底部设置的阀座19相配合。所述上部接头底端的阀座19通过设置在上部接头1侧壁面上的孔28与可控导向工具外部环空E相导通。
所述葫芦头导杆24的中部外周为球面，其与中间接头的下部配合面间设有一下压环25，且葫芦头导杆与下压环之间的接触面为球面配合；所述葫芦头导杆24的上端容置于上述阀杆固定套23的内孔中，并与阀杆固定套内孔之间的接触面为相配合的斜圆柱面。所述中间接头17与下部接头27的连接处设有至少两个相对设置的承扭块26，该承扭块26与下部接头27固定连接。该葫芦头导杆24可在中间接头17内转动，下部接头27可沿其与中间接头17接触面转动。
所述中空芯轴4的顶部设有一引流套2，该引流套2的外周壁面与控制套3内周壁密封设置，引流套2的内周与中空芯轴4相贯通。所述第一控制腔A中的引流套上端面与第四控制腔D中的中空芯轴4的凸台41上端面的面积和大于第二控制腔B中的中空芯轴4下端面与第三控制腔C中的阀杆固定套23下端面的面积和。所述第一控制腔中的引流套上端面的面积小于第二控制腔的中空芯轴下端面与第三控制腔的阀杆固定套下端面的面积和。
所述中空芯轴4的外侧壁面沿纵向设有一滑道43，一滑道销钉16的一端固定于上部接头1的侧壁，另一端容置于所述中空芯轴的滑道43内。藉由该滑道43和滑道销钉16的配合，可起到导向作用，并使中空芯轴的上下移动更加平稳。
本实用新型的井上可控导向工具的工作原理及运动过程是初始位置时引流套2、中空芯轴4、上部接头1、中间接头17的回转中心线300与阀杆固定套23内孔的回转中心线30的夹角大于零，初始位置时引流套2、中空芯轴4、上部接头1、中间接头17的回转中心线300与葫芦头导杆24、下部接头27的回转中心线29的夹角等于零。所述的上部接头1、引流套2、控制套3、中空芯轴4、阀杆固定套23、葫芦头导杆24与中间接头17之间的压差结构为引流套2、控制套3与上部接头1内壁之间构成的腔A与钻铤内腔连通，阀杆固定套23、葫芦头导杆24与中空芯轴4下端面之间构成的腔B通过中空芯轴4内孔与腔A连通，阀杆固定套23、葫芦头导杆24与中间接头17内壁构成的腔C通过阀杆固定套23和葫芦头导杆24接触面间的间隙与腔B连通，中空芯轴4、上部接头1下端面与中间接头17内壁之间构成的腔D一方面可通过喷嘴18与腔B连通，另一方面在阀头20离开阀座19的情况下可通过中间接头17上的孔28与环空E连通。
在图1、1A所示的结构中，缓冲弹簧22压缩阀杆21使其阀头20坐于阀座19上，孔28封闭，由于钻头处泥浆的压耗很大，腔A、B、C、D内压力相同，等于钻铤内泥浆的压力，A腔内此压力对控制套3的上端面产生向下的作用力并通过控制套3传递给控制套销钉5，使控制套销钉5有从控制套3上销钉孔内被挤出的趋势，但由于此压力尚未达到控制套销钉5开启的门限值，控制套销钉5仍然坐于控制套3上的销钉孔内，控制套3不动作，于是推动方销钉9也不动作，定位销钉12、分离销钉14坐于中空芯轴4上各自的孔内，中空芯轴4和阀杆固定套23都不动作，井上可控导向工具处于下行初始位置。
如图3所示，当泥浆排量增大到A腔内压力足以达到控制套销钉5开启的门限值时，控制套销钉5从控制套3上销钉孔内被挤出，控制套3在其上端面受到的向下的作用力作用下向下移动，推动推动方销钉9下行，此时两推动方销钉9呈闭合状态，两推动方销钉9的第一控制端91的上端面与上述定位销钉12轴侧楔形槽121的楔形面1211相配合，使得定位销钉12脱离中空芯轴4；同时，由于此时孔28依然处于封闭状态，控制腔A、B、C、D内压力相同，此压力在A腔中对引流套2上端面产生向下的作用力、在D腔中对中空芯轴4上端面产生向下的作用力、在B腔中对中空芯轴4的下端面产生向上的作用力、在C腔中对阀杆固定套23的下端面产生向上的作用力，但由于A腔中引流套2上端面与D腔中中空芯轴4上端面的面积和大于B腔中中空芯轴4下端面与C腔中阀杆固定套23下端面的面积和，因此上述作用力的合力为向下的作用力；在此合力作用下，坐于中空芯轴4上孔内的分离销钉14与中空芯轴4分离，中空芯轴4与阀杆固定套23一起下行，滑道销钉16与中空芯轴4上滑槽的配合确保中空芯轴4与阀杆固定套23运动时只能沿着中空芯轴4的轴向方向。
在中空芯轴4与阀杆固定套23一起下行的同时，分离销钉14在分离销钉弹簧15的作用下紧贴于中空芯轴4外壁并相对于中空芯轴4向上滑动，至中空芯轴4上的邻接孔处在分离销钉弹簧15的作用下分离销钉14坐于中空芯轴4上的邻接孔内，同时推动方销钉9在控制套3的推动力和分离销钉14的阻挡力双重作用下绕着推动方销钉销轴10转动分叉，如图4所示，这种分叉的结果使得推动方销钉9与定位销钉12脱离，因此定位销钉12在定位销钉弹簧13的作用下坐于中空芯轴4上的孔内，致使中空芯轴4与阀杆固定套23停止下行，如图5所示。
此后，减小泥浆排量或降低钻压，在控制套复位弹簧7作用下，控制套3回到初始位置，控制套销钉5又重新落入控制套3的销钉孔内，同时推动方销钉9也在板簧11的作用下回到初始位置。
根据钻井工艺要求重复上述步骤，根据中空芯轴4外周壁面上设置的沉孔数量，所述中空芯轴4与阀杆固定套23可逐级下行到达最高档位置。
如图6所示，当中空芯轴4与阀杆固定套23下行到达最高档位置时，阀头20与阀座19脱离，腔D与环空连通，井上可控导向工具处于上行的初始位置。
此后，如图7所示，当增大泥浆排量到A腔内压力足以达到控制套销钉5开启的门限值时，控制套销钉5从控制套3上销钉孔内被挤出，控制套3在其上端面受到的向下的作用力作用下向下移动，推动推动方销钉9下行，使得定位销钉12脱离中空芯轴4；同时，由于此时孔28处于开启状态，腔D与环空连通，而腔A、B、C内压力相同，等于钻铤内泥浆的压力，由于钻头处泥浆的压耗很大，所以腔A、B、C内压力大于环空压力，此压力在A腔中对引流套2上端面产生向下的作用力、在B腔中对中空芯轴4的下端面产生向上的作用力、在C腔中对阀杆固定套23的下端面产生向上的作用力，但由于A腔中引流套2上端面面积小于B腔中中空芯轴4下端面与C腔中阀杆固定套23下端面的面积和，因此上述作用力的合力为向上的作用力；在此合力作用下，坐于中空芯轴4上孔内的分离销钉14与中空芯轴4分离，中空芯轴4与阀杆固定套23一起上行，滑道销钉16与中空芯轴4上滑槽的配合确保中空芯轴4与阀杆固定套23运动时只能沿着中空芯轴4的轴向方向。
在中空芯轴4与阀杆固定套23一起上行的同时，分离销钉14在分离销钉弹簧15的作用下紧贴于中空芯轴4外壁并相对于中空芯轴4向下滑动，至中空芯轴4上的邻接孔处在分离销钉弹簧15的作用下分离销钉14坐于中空芯轴4上的邻接孔内，同时推动方销钉9在控制套3的推动力和分离销钉14的阻挡力双重作用下绕着推动方销钉销轴10转动分叉，这种分叉的结果使得推动方销钉9与定位销钉12脱离，因此定位销钉12在定位销钉弹簧13的作用下坐于中空芯轴4上的孔内，致使中空芯轴4与阀杆固定套23停止上行，如图8所示。
然后，降低泥浆排量，在控制套复位弹簧7作用下，控制套3回到初始位置，控制套销钉5又重新落入控制套3的销钉孔内，同时推动方销钉9也在板簧11的作用下回到初始位置。
根据钻井工艺要求重复上述步骤，中空芯轴4与阀杆固定套23可逐级上行到达最低档位置，亦即井上可控导向工具下行的初始位置。
当中空芯轴4与阀杆固定套23相对于中间接头17和上部接头1产生向下和向上运动时，下部接头27就会相对于中间接头17和上部接头1产生相对转动，其原理如下在井上可控导向工具处于如图1所示初始位置时，葫芦头导杆24、下部接头27的回转中心线29与引流套2、中空芯轴4、上部接头1、中间接头17的回转中心线300间的夹角等于零；如图5所示，当中空芯轴4与阀杆固定套23相对于中间接头17和上部接头1产生向下运动时，葫芦头导杆24相对于阀杆固定套23并沿其内孔壁产生向上运动、深入阀杆固定套23孔内，由于阀杆固定套23内孔的回转中心线30与引流套2、中空芯轴4、上部接头1、中间接头17的回转中心线300间的夹角大于零，因此葫芦头导杆24沿着其与下压环25的接触面产生相对转动，继而带动下部接头27产生相对于中间接头17和上部接头1的转动，并在井上可控导向工具最高档位时获得最大转动角度；如图8所示，当中空芯轴4与阀杆固定套23相对于中间接头17和上部接头1产生向上运动时，葫芦头导杆24相对于阀杆固定套23并沿其内孔壁产生向下运动、退出阀杆固定套23内孔，由于阀杆固定套23内孔的回转中心线30与引流套2、中空芯轴4、上部接头1、中间接头17的回转中心线300间的夹角大于零，因此葫芦头导杆24沿着其与下压环25的接触面产生反向相对转动，继而带动下部接头27产生相对于中间接头17和上部接头1的反向转动，在井上可控导向工具处于下行初始位置时，葫芦头导杆24、下部接头27的回转中心线29与引流套2、中空芯轴4、上部接头1、中间接头17的回转中心线300间的夹角等于零。
需要说明的是下部接头27相对于中间接头17和上部接头1转动，使本实用新型的井上可控导向工具在最高档位获得的弯角值与葫芦头导杆、下部接头的回转中心线和引流套、中空芯轴、上部接头、中间接头的回转中心线的夹角的大小有关，其夹角越大，则最高档位的弯角值也越大。所述弯角的大小可供选择的档位数量，与中空芯轴4外周壁面上设置的沉孔42的数量有关，该沉孔的数量越多，则可供选择的档位也越多。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即大凡依本实用新型申请专利范围及说明书内容所作的等同变化与修饰，皆应仍属本实用新型专利涵盖的范围内。
权利要求1.一种井上可控导向工具，其特征在于所述导向工具由为中空柱状体的上部接头、中间接头套合固定连接构成外部壳体，所述上部接头与中间接头同轴设置；一中空芯轴、一阀杆固定套、一葫芦头导杆均为中空柱状体，并依序套合连接设置在上述壳体内；所述中空芯轴与上部接头、中间接头为同轴设置；中空芯轴外侧壁与上部接头之间设有可控制其上下移动的控制装置；所述阀杆固定套内孔的回转中心线与中空芯轴、上部接头、中间接头的回转中心线的夹角大于零；一控制阀设置在所述阀杆固定套与上部接头的底端之间；所述葫芦头导杆的中部外周与中间接头的下部密封配合，其下部与下部接头固定连接；其中，上部接头的上端与中空芯轴上端构成第一控制腔，所述葫芦头导杆的顶部与阀杆固定套的内孔、中空芯轴下端面构成第二控制腔，其外周壁与中间接头内侧壁、阀杆固定套底面构成第三控制腔，中空芯轴的下部与上部接头的底端、中间接头内侧壁之间构成第四控制腔；所述第一、二、三、四控制腔相互连通，构成一压差驱动机构。
2.如权利要求1所述的井上可控导向工具，其特征在于所述中空芯轴的顶部设有一引流套，该引流套的外周壁面与控制套内周壁密封设置，引流套的内周与中空芯轴相贯通；所述中空芯轴的外周壁面上沿纵向相对设有一个以上的沉孔；在该中空芯轴的外侧壁面沿纵向还设有一滑道，一滑道销钉的一端固定于上部接头的侧壁，另一端容置于所述中空芯轴的滑道内；且该中空芯轴的下部外周壁设有一凸台，上述阀杆固定套的顶部抵顶于所述中空芯轴的凸台下部；所述凸台与中空芯轴的外侧壁、上部接头的底端、中间接头内侧壁构成第四控制腔。
3.如权利要求1或2所述的井上可控导向工具，其特征在于，所述控制装置包括中空芯轴与上部接头间设有一控制套，控制套的内侧壁面具有一环凸起，该凸起的内壁面与上述中空芯轴相配合，该凸起的下表面与上部接头之间设有控制套复位弹簧；在该控制套外侧壁与上部接头之间至少设置一控制套销钉，该控制套销钉一端容置于上部接头侧壁内，并抵顶于复位弹簧，其另一端可分离地与控制套外侧壁嵌合设置；所述控制套的内侧壁与中空芯轴相配合。
4.如权利要求3所述的井上可控导向工具，其特征在于，所述控制装置还包括上部接头的侧壁上设有至少一个控制盒体，至少一个分离销钉与中空芯轴中心线垂直设置，并容置在该控制盒体内，所述分离销钉的一端为弧凸形，并可分离地顶抵于中空芯轴外周壁的凹环槽内，另一端顶抵于控制盒体内的分离销钉弹簧；所述控制盒体内还设有定位销钉，该定位销钉设置在分离销钉的下部，其轴侧相对设有两楔形槽，且分离销钉的一端可分离地顶抵于中空芯轴的外周壁的沉孔内，另一端顶抵于控制盒体内的定位销钉弹簧。
5.如权利要求4所述的井上可控导向工具，其特征在于所述控制盒与控制套之间设有可沿纵向上下移动的推动方销钉组件，该销钉组件包括对称的两推动方销钉，其上端相互铰接，所述两推动方销钉的外侧面均设有使其常态呈闭合状的复位板簧，内侧面呈阶梯状；所述推动方销钉组件远离铰接端的两方销钉第一控制端的内侧面间距大于等于分离销钉、定位销钉的直径，其靠近铰接端的第二控制端的内侧面间距小于所述分离销钉的直径，且其第一控制端的上端面与上述定位销钉轴侧的楔形槽的楔形面相配合。
6.如权利要求1或2所述的井上可控导向工具，其特征在于所述控制阀包括一与上部接头底端固定设置的可与可控导向工具外部相导通的阀座，一阀杆下部容置于阀杆固定套的侧壁内，并抵顶于缓冲弹簧；其上端设有一阀头，该阀头与上部接头底部设置的阀座相配合。
7.如权利要求1或2所述的井上可控导向工具，其特征在于所述葫芦头导杆的中部外周为球面，其与中间接头的下部配合面间设有一下压环，且葫芦头导杆与下压环之间的接触面为球面配合；所述葫芦头导杆的上端容置于上述阀杆固定套的内孔中，并与阀杆固定套内孔之间的接触面为相配合的斜圆柱面，
8.如权利要求7所述的井上可控导向工具，其特征在于所述中间接头与下部接头的连接处设有至少两个相对设置的承扭块，该承扭块与下部接头固定连接。
9.如权利要求2所述的井上可控导向工具，其特征在于所述第一控制腔中的引流套上端面与第四控制腔的中空芯轴的凸台上端面的面积和大于第二控制腔的中空芯轴下端面与第三控制腔的阀杆固定套下端面的面积和；所述第一控制腔中的引流套上端面的面积小于第二控制腔的中空芯轴下端面与第三控制腔的阀杆固定套下端面的面积和。
专利摘要一种井上可控导向工具，具有上部接头、中间接头和下部接头构成的壳体，其内设依序设有中空芯轴、阀杆固定套、葫芦头导杆，所述中空芯轴的外侧壁与上、中接头之间设有可控制其上下移动的控制装置，一控制阀设置在所述阀杆固定套与上部接头的底端之间，所述葫芦头导杆的下部与下部接头固定连接。本实用新型通过泥浆排量或钻压的改变可实现在井上控制井下底部钻具组合的结构弯角大小，应用本实用新型提供的井上可控导向工具，克服了公知技术存在的缺陷，能满足钻井定向控制及随钻角度调节技术的需要，且这种实现花费的时间很少，从而减少了因起、下钻和更换弯接头而浪费的时间，节约了钻井成本。
文档编号E21B3/00GK2703859SQ200420064290
公开日2005年6月8日 申请日期2004年5月28日 优先权日2004年5月28日
发明者柳贡慧, 黄福友 申请人:石油大学(北京)