本實用新型屬于石油勘探開發領域，具體涉及一種井下動力鉆具的反扭矩控制接頭，應用于定向井、水平井等使用井下動力鉆具鉆進，用于抑制井下動力鉆具產生的反扭矩，保持工具面的穩定。

背景技術：

目前有各種穩定器可以起到抑制反扭矩的作用。穩定器作為鉆柱的一部分處于于鉆柱中，其直徑大于鉆柱直徑而接近于井眼直徑，動力鉆具及鉆柱的重量在穩定器與井壁接觸的地方產生摩擦力。摩擦力可以有效的抑制動力鉆具的反扭矩。

普通穩定器包括直楞扶正器和螺旋扶正器。直楞扶正器在旋轉時由于直楞的刮削作用，產生的周向的摩擦力較大，可以有效的抑制井下動力鉆具的反扭矩。當需要鉆柱旋轉時，產生的摩阻扭矩也較大。螺旋扶正器可以保證扶正器的楞始終與井壁接觸，因此鉆柱旋轉時產生的摩阻扭矩較小，運轉平穩，但抑制井下動力鉆具反扭矩的效果也較差。當存在軸向運動時，由于摩擦力總是與運動趨勢相反，部分摩擦力轉變成軸向上的摩阻，周向上摩阻較小。

一種卡瓦式工具面穩定器(申請號201510394415.5)，利用鉆井液力量推動中心管運動，進而產生液壓力在推動卡瓦張開，與井壁緊密貼合從而產生較大摩阻扭矩。同時卡瓦與中心管及鉆柱之間僅可單向旋轉，因此可有效抑制井下動力鉆具的逆時針的反扭矩，同時可保證鉆柱順時針旋轉沒有障礙，順利進行復合鉆進。

石油鉆具的穩定器(申請號CN201110405922.7)涉及一種石油鉆具的穩定器。穩定器在鉆具組合中起到支點和扶正的作用，有效地減少鉆具上扭矩，防止鉆鋌與井壁長距離接觸，雖然穩定器不是用來擴眼的，但是在日常操作中穩定器隨鉆柱一起鉆進時，其下端本體與扶正段過度倒角必然出現磨損。

井下動力鉆具包括螺桿鉆具與渦輪鉆具兩種，當井下動力鉆具工作時，在鉆井液能量的驅動下，動力鉆具的轉子帶動鉆頭順時針旋轉，并產生一定扭矩以破碎巖石。同時在動力鉆具的定子上產生了反扭矩，反扭矩作用于與定子和外殼上，外殼與鉆柱連接，當鉆柱一端被鎖住時，由于鉆柱的彈性，反扭矩會使得動力鉆具及鉆柱逆時針旋轉一定的角度。由于動力鉆具工具面設置在外殼上，因此外殼的逆時針轉動會導致工具面的變化，從而影響井眼軌跡的控制。

目前常用的直楞穩定器和螺旋穩定器都具有一定的抑制反扭矩的作用，但抑制反扭矩的強度不夠，卡瓦式工具面穩定器是專門用于穩定工具面的反扭矩控制器，其結構復雜可靠性低，依靠卡瓦推靠井壁產生摩擦力，相當于多了支撐點，導致底部鉆具組合造斜性質的變化，如果多個串聯還可能導致卡鉆，并且需要消耗一定的鉆井液能量。因此需要研發一種簡單可靠的反扭矩控制器。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于解決上述現有技術中存在的難題，提供一種井下動力鉆具的反扭矩控制接頭，可以若干個串聯在一起使用，具有較強的扭矩控制功能，并不會導致其他影響，將井下動力鉆具的反扭矩完全控制住，保持工具面穩定，提高井眼軌跡控制能力。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種井下動力鉆具的反扭矩控制接頭，包括本體，棘輪結構和外筒；所述外筒套裝在本體的外部；

在所述本體的中部的兩端分別加工有棘輪槽；

所述棘輪結構包括加工于外筒兩端內壁的棘輪齒、設置在本體的棘輪槽中的棘爪和控制棘爪的彈簧；

所述棘爪的一端與棘輪齒相配合，另一端安裝在棘輪槽內；

所述彈簧的一端固定在棘爪槽內，另一端與棘爪垂直，并與棘爪接觸。

所述本體順時針旋轉時，棘爪不卡入棘輪齒中，本體相對于外筒順時針自由旋轉，當本體逆時針旋轉時，棘爪卡入棘輪齒中，本體帶動外筒一起旋轉。

在所述外筒的外表面上加工有直楞齒。

所述直楞齒的方向與外筒的軸向平行，并在圓周上均布。

在所述棘爪的另一端加工有孔，在棘輪槽的側壁上加工有孔，利用插銷穿過這兩個孔將棘爪活動安裝在棘輪槽內。

在所述外筒的兩端均設置有蓋環，蓋環通過螺紋與所述本體固定連接。

在所述本體的一端是加工有API鉆桿螺紋的上接頭，另一端是加工有API鉆桿螺紋的下接頭。

所述反扭矩控制接頭的外筒的直徑加上兩個直楞齒的高度后形成最大外徑，所述最大外徑比鉆桿的接頭的外徑大、比穩定器的外徑小。

所述最大外徑為160-200mm。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

定向滑動鉆進需要穩定工具面。反扭矩控制接頭外筒外部加工有直楞齒，當井下動力鉆具的反扭矩通過本體驅動外筒逆時針轉動時，刮削作用使得周向上摩擦力很大，而軸向上產生的摩擦力較小，因此同樣的重力作用下產生更大的周向摩擦扭矩。根據井下動力鉆具反扭矩的大小，確定鉆柱和反扭矩控制接頭的數量，由于摩擦扭矩且始終與反扭矩大小一致、方向相反，就可以完全控制動力鉆具反扭矩，保持工具面穩定。

復合旋轉鉆進需要降低鉆柱扭矩。轉盤或頂驅帶動鉆柱順時針旋轉，反扭矩控制接頭外筒與本體之間棘輪機構，保證本體可以相對外筒順時針自由旋轉，外筒與井壁之間的周向摩擦扭矩不會傳遞到鉆柱上。因此管柱的扭矩較小。

附圖說明

圖1本實用新型井下動力鉆具的反扭矩控制接頭的結構示意圖。

圖2圖1中的A-A剖面圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述：

如圖1和圖2所示，本實用新型一種井下動力鉆具的反扭矩控制接頭，主要包括本體8，棘輪結構，外筒3等三部分；本體兩端分別是加工有API鉆桿螺紋的上接頭1和下接頭10，中間加工有放置棘爪和彈簧的棘輪槽4；棘輪結構包括加工于外筒兩端內壁的棘輪齒5，鏈接于本體的棘爪6(棘爪下部和棘輪槽側壁上加工有孔,利用插銷6將兩者連接起來)，控制棘爪的彈簧7(彈簧與棘爪是自由接觸的。采用精密焊接將彈簧和棘爪槽焊接起來，保持彈簧朝向與棘爪大致垂直的方向)，棘輪結構保證外筒相對于本體只能單線順時針轉動；蓋環2安放于外筒兩側(蓋環2內側與本體外側靠近外筒的一段長度加工有普通螺紋)，固定外筒并保護內部的棘輪結構。外筒外側加工有直楞齒9，在鉆柱重量的作用下會壓入井壁一定深度，旋轉時產生很大的周向摩阻，直楞齒方向與軸向平行，從而保持較小的軸向摩阻。

反扭矩控制接頭的上接頭1連接鉆柱，下接頭10連接井下動力鉆具。接頭外筒與井壁接觸由于直楞外齒吃入地層，由于井下動力鉆具產生的反扭通過下接頭矩驅動本體逆時針旋轉，由于棘輪結構的單向阻止作用，棘爪在彈簧的支撐下進入棘輪齒，帶動外筒旋轉，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，可以保持井下動力鉆具的不轉動，達到穩定工具面的效果。

根據井下動力鉆具的反扭矩確定鉆柱和反扭矩控制接頭的數量，并進行串聯管串的組裝，下入井內正常鉆進。

如果進行定向滑動鉆進，鎖住轉盤或頂驅，鉆井液驅動井下動力鉆具帶動鉆頭旋轉，產生的反扭矩驅動通過本體驅動外筒逆時針轉動時，由于摩擦扭矩且始終與反扭矩大小一致、方向相反，完全控制動力鉆具反扭矩，保持工具面穩定。

如果進行復合旋轉鉆進，開動轉盤或頂驅帶動鉆柱順時針旋轉，鉆柱通過反扭矩控制接頭本體帶動下面的動力鉆具旋轉，外筒與井壁之間的周向摩擦扭矩不會傳遞到鉆柱上，轉盤或頂驅驅動管柱的扭矩較小。

當需要鉆柱帶動井下動力鉆具一起旋轉時，鉆柱通過上接頭帶動本體順時針旋轉，這時棘爪無法卡在棘輪齒中，接頭本體相對外筒可以順時針自由轉動，外筒在巨大的周向摩阻作用下不轉動。鉆柱通過接頭本體帶動井下動力鉆具旋轉，實現復合鉆進。

反扭矩控制接頭的最大外徑(即外筒的直徑加上兩個直楞的高度后的最大外徑)比鉆桿的接頭直徑大，可以承擔鉆柱的重量，從而產生摩擦扭矩，同時比穩定器的外徑要小，可以減少對底部鉆具組合造斜特性的影響。以常見的接頭直徑為156mm鉆桿和210mm穩定器的鉆具組合為例，在考慮余量的情況下，反扭矩控制接頭的外徑應為為160-200mm之間。使用時按下列串聯方式進行組裝：“鉆柱1-反扭矩控制接頭1-鉆柱2-反扭矩控制接頭2……鉆柱n-反扭矩控制接頭n”。這種串聯管串不會導致鉆柱卡鉆。鉆柱和反扭矩控制接頭的數量n確定的依據是串聯管柱產生的周向摩擦扭矩大于井下動力鉆具的反扭矩。

該井下動力鉆具的反扭矩控制接頭用于定向井、水平井鉆井，可保持工具面的穩定，棘輪結構保證本體可相對于外筒順時針自由旋轉，主體逆時針旋轉時帶動外筒一起旋轉。外筒外部加工有直楞齒，轉動時產生很大的摩擦扭矩。井下動力鉆具產生的反扭矩帶動本體和外筒逆時針旋轉，外筒的直楞齒與井壁發生摩擦，產生很大的摩擦扭矩，保持工具面穩定，有效控制井下動力鉆具的反扭矩。

上述技術方案只是本實用新型的一種實施方式，對于本領域內的技術人員而言，在本實用新型公開了原理的基礎上，很容易做出各種類型的改進或變形，而不僅限于本實用新型上述具體實施例所描述的結構，因此前面描述的只是優選的，而并不具有限制性的意義。