一种井下动力钻具的反扭矩控制接头的制作方法

本实用新型属于石油勘探开发领域，具体涉及一种井下动力钻具的反扭矩控制接头，应用于定向井、水平井等使用井下动力钻具钻进，用于抑制井下动力钻具产生的反扭矩，保持工具面的稳定。

背景技术：

目前有各种稳定器可以起到抑制反扭矩的作用。稳定器作为钻柱的一部分处于于钻柱中，其直径大于钻柱直径而接近于井眼直径，动力钻具及钻柱的重量在稳定器与井壁接触的地方产生摩擦力。摩擦力可以有效的抑制动力钻具的反扭矩。

普通稳定器包括直楞扶正器和螺旋扶正器。直楞扶正器在旋转时由于直楞的刮削作用，产生的周向的摩擦力较大，可以有效的抑制井下动力钻具的反扭矩。当需要钻柱旋转时，产生的摩阻扭矩也较大。螺旋扶正器可以保证扶正器的楞始终与井壁接触，因此钻柱旋转时产生的摩阻扭矩较小，运转平稳，但抑制井下动力钻具反扭矩的效果也较差。当存在轴向运动时，由于摩擦力总是与运动趋势相反，部分摩擦力转变成轴向上的摩阻，周向上摩阻较小。

一种卡瓦式工具面稳定器(申请号201510394415.5)，利用钻井液力量推动中心管运动，进而产生液压力在推动卡瓦张开，与井壁紧密贴合从而产生较大摩阻扭矩。同时卡瓦与中心管及钻柱之间仅可单向旋转，因此可有效抑制井下动力钻具的逆时针的反扭矩，同时可保证钻柱顺时针旋转没有障碍，顺利进行复合钻进。

石油钻具的稳定器(申请号CN201110405922.7)涉及一种石油钻具的稳定器。稳定器在钻具组合中起到支点和扶正的作用，有效地减少钻具上扭矩，防止钻铤与井壁长距离接触，虽然稳定器不是用来扩眼的，但是在日常操作中稳定器随钻柱一起钻进时，其下端本体与扶正段过度倒角必然出现磨损。

井下动力钻具包括螺杆钻具与涡轮钻具两种，当井下动力钻具工作时，在钻井液能量的驱动下，动力钻具的转子带动钻头顺时针旋转，并产生一定扭矩以破碎岩石。同时在动力钻具的定子上产生了反扭矩，反扭矩作用于与定子和外壳上，外壳与钻柱连接，当钻柱一端被锁住时，由于钻柱的弹性，反扭矩会使得动力钻具及钻柱逆时针旋转一定的角度。由于动力钻具工具面设置在外壳上，因此外壳的逆时针转动会导致工具面的变化，从而影响井眼轨迹的控制。

目前常用的直楞稳定器和螺旋稳定器都具有一定的抑制反扭矩的作用，但抑制反扭矩的强度不够，卡瓦式工具面稳定器是专门用于稳定工具面的反扭矩控制器，其结构复杂可靠性低，依靠卡瓦推靠井壁产生摩擦力，相当于多了支撑点，导致底部钻具组合造斜性质的变化，如果多个串联还可能导致卡钻，并且需要消耗一定的钻井液能量。因此需要研发一种简单可靠的反扭矩控制器。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种井下动力钻具的反扭矩控制接头，可以若干个串联在一起使用，具有较强的扭矩控制功能，并不会导致其他影响，将井下动力钻具的反扭矩完全控制住，保持工具面稳定，提高井眼轨迹控制能力。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种井下动力钻具的反扭矩控制接头，包括本体，棘轮结构和外筒；所述外筒套装在本体的外部；

在所述本体的中部的两端分别加工有棘轮槽；

所述棘轮结构包括加工于外筒两端内壁的棘轮齿、设置在本体的棘轮槽中的棘爪和控制棘爪的弹簧；

所述棘爪的一端与棘轮齿相配合，另一端安装在棘轮槽内；

所述弹簧的一端固定在棘爪槽内，另一端与棘爪垂直，并与棘爪接触。

所述本体顺时针旋转时，棘爪不卡入棘轮齿中，本体相对于外筒顺时针自由旋转，当本体逆时针旋转时，棘爪卡入棘轮齿中，本体带动外筒一起旋转。

在所述外筒的外表面上加工有直楞齿。

所述直楞齿的方向与外筒的轴向平行，并在圆周上均布。

在所述棘爪的另一端加工有孔，在棘轮槽的侧壁上加工有孔，利用插销穿过这两个孔将棘爪活动安装在棘轮槽内。

在所述外筒的两端均设置有盖环，盖环通过螺纹与所述本体固定连接。

在所述本体的一端是加工有API钻杆螺纹的上接头，另一端是加工有API钻杆螺纹的下接头。

所述反扭矩控制接头的外筒的直径加上两个直楞齿的高度后形成最大外径，所述最大外径比钻杆的接头的外径大、比稳定器的外径小。

所述最大外径为160-200mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

定向滑动钻进需要稳定工具面。反扭矩控制接头外筒外部加工有直楞齿，当井下动力钻具的反扭矩通过本体驱动外筒逆时针转动时，刮削作用使得周向上摩擦力很大，而轴向上产生的摩擦力较小，因此同样的重力作用下产生更大的周向摩擦扭矩。根据井下动力钻具反扭矩的大小，确定钻柱和反扭矩控制接头的数量，由于摩擦扭矩且始终与反扭矩大小一致、方向相反，就可以完全控制动力钻具反扭矩，保持工具面稳定。

复合旋转钻进需要降低钻柱扭矩。转盘或顶驱带动钻柱顺时针旋转，反扭矩控制接头外筒与本体之间棘轮机构，保证本体可以相对外筒顺时针自由旋转，外筒与井壁之间的周向摩擦扭矩不会传递到钻柱上。因此管柱的扭矩较小。

附图说明

图1本实用新型井下动力钻具的反扭矩控制接头的结构示意图。

图2图1中的A-A剖面图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述：

如图1和图2所示，本实用新型一种井下动力钻具的反扭矩控制接头，主要包括本体8，棘轮结构，外筒3等三部分；本体两端分别是加工有API钻杆螺纹的上接头1和下接头10，中间加工有放置棘爪和弹簧的棘轮槽4；棘轮结构包括加工于外筒两端内壁的棘轮齿5，链接于本体的棘爪6(棘爪下部和棘轮槽侧壁上加工有孔,利用插销6将两者连接起来)，控制棘爪的弹簧7(弹簧与棘爪是自由接触的。采用精密焊接将弹簧和棘爪槽焊接起来，保持弹簧朝向与棘爪大致垂直的方向)，棘轮结构保证外筒相对于本体只能单线顺时针转动；盖环2安放于外筒两侧(盖环2内侧与本体外侧靠近外筒的一段长度加工有普通螺纹)，固定外筒并保护内部的棘轮结构。外筒外侧加工有直楞齿9，在钻柱重量的作用下会压入井壁一定深度，旋转时产生很大的周向摩阻，直楞齿方向与轴向平行，从而保持较小的轴向摩阻。

反扭矩控制接头的上接头1连接钻柱，下接头10连接井下动力钻具。接头外筒与井壁接触由于直楞外齿吃入地层，由于井下动力钻具产生的反扭通过下接头矩驱动本体逆时针旋转，由于棘轮结构的单向阻止作用，棘爪在弹簧的支撑下进入棘轮齿，带动外筒旋转，需要克服周向摩阻，由于周向摩阻很大，起到了控制反扭矩的作用，可以保持井下动力钻具的不转动，达到稳定工具面的效果。

根据井下动力钻具的反扭矩确定钻柱和反扭矩控制接头的数量，并进行串联管串的组装，下入井内正常钻进。

如果进行定向滑动钻进，锁住转盘或顶驱，钻井液驱动井下动力钻具带动钻头旋转，产生的反扭矩驱动通过本体驱动外筒逆时针转动时，由于摩擦扭矩且始终与反扭矩大小一致、方向相反，完全控制动力钻具反扭矩，保持工具面稳定。

如果进行复合旋转钻进，开动转盘或顶驱带动钻柱顺时针旋转，钻柱通过反扭矩控制接头本体带动下面的动力钻具旋转，外筒与井壁之间的周向摩擦扭矩不会传递到钻柱上，转盘或顶驱驱动管柱的扭矩较小。

当需要钻柱带动井下动力钻具一起旋转时，钻柱通过上接头带动本体顺时针旋转，这时棘爪无法卡在棘轮齿中，接头本体相对外筒可以顺时针自由转动，外筒在巨大的周向摩阻作用下不转动。钻柱通过接头本体带动井下动力钻具旋转，实现复合钻进。

反扭矩控制接头的最大外径(即外筒的直径加上两个直楞的高度后的最大外径)比钻杆的接头直径大，可以承担钻柱的重量，从而产生摩擦扭矩，同时比稳定器的外径要小，可以减少对底部钻具组合造斜特性的影响。以常见的接头直径为156mm钻杆和210mm稳定器的钻具组合为例，在考虑余量的情况下，反扭矩控制接头的外径应为为160-200mm之间。使用时按下列串联方式进行组装：“钻柱1-反扭矩控制接头1-钻柱2-反扭矩控制接头2……钻柱n-反扭矩控制接头n”。这种串联管串不会导致钻柱卡钻。钻柱和反扭矩控制接头的数量n确定的依据是串联管柱产生的周向摩擦扭矩大于井下动力钻具的反扭矩。

该井下动力钻具的反扭矩控制接头用于定向井、水平井钻井，可保持工具面的稳定，棘轮结构保证本体可相对于外筒顺时针自由旋转，主体逆时针旋转时带动外筒一起旋转。外筒外部加工有直楞齿，转动时产生很大的摩擦扭矩。井下动力钻具产生的反扭矩带动本体和外筒逆时针旋转，外筒的直楞齿与井壁发生摩擦，产生很大的摩擦扭矩，保持工具面稳定，有效控制井下动力钻具的反扭矩。

上述技术方案只是本实用新型的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本实用新型公开了原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本实用新型上述具体实施例所描述的结构，因此前面描述的只是优选的，而并不具有限制性的意义。