1、頂部驅動裝置1目 錄概述頂驅裝置的優越性頂驅裝置的結構頂驅裝置的工作原理BOMCO頂驅2一、概述 頂部驅動鉆井裝置TDS（Top Drive Drilling System）簡稱頂驅，它是美國、法國、挪威近20年來相繼研制成功、正在推廣應用的一種頂部驅動鉆井系統。它可從井架空間上部直接旋轉鉆柱，并沿井架內專用導軌向下送進，完成鉆柱旋轉鉆進，循環鉆井液，接立根，上卸扣和倒劃眼等多種鉆井操作。什么是頂驅？插圖3一、概述 國外于1982年采用頂部驅動鉆井裝置第一次成功地鉆了一口井斜32、井深2981m的定向井，之后迅速發展，實現了鉆機自動化進程的階段性跨越。頂驅裝置是當今石油鉆井中的前沿技術與裝備，

2、是近代鉆井裝備的三大技術成果之一。頂驅的發展歷史世界公認的第一口油井，是美國人1859年用頓鉆法鉆成功的。大約1900年轉盤-方鉆桿鉆井法在美國開始出現20世紀70年代，出現了動力水龍頭，直接驅動鉆具。現代化的頂部驅動鉆井裝置4二、頂驅裝置的特點1、性能特點在鉆井過程中可在任意位置提起鉆具倒劃眼循環、清洗井眼，有效地避免卡鉆等事故發生。起下鉆過程中遇卡或遇阻可迅速將頂驅與鉆具聯接，循環泥漿、同時進行倒劃眼作業。用立根鉆進，減少2/3上卸扣時間。下套管時，借助吊環傾斜機構的扶正作用，可避免上扣時的亂扣、錯扣，大大提高了下套管的速度，保證了上扣質量。在憋鉆時，可用剎車機構剎住鉆具，慢慢釋放，防止鉆

3、具迅速反彈造成脫扣事故。在定向鉆進中，可用剎車機構剎住頂驅主軸，進行定向造斜。遇井涌、井噴時，在井架內任意高度可迅速遙控關閉內防噴器。5二、頂驅裝置的特點由于不使用轉盤，提高了鉆進時井口操作的安全性。借助于傾斜臂和旋轉頭的作用，使井口上卸扣作業和二層臺作業的體力勞動強度大大減輕。在穩斜段鉆進時，可隨意提動鉆具，避免巖屑沉積。利用立根鉆進，可實現連續長筒取芯達27米。2、結構特點簡便的安裝移運性能。具有較大的卸扣能力。搗軌安裝與拆卸檢修方便，具有互換性。頂驅主體可通過過渡環直接與游車連接，減少整個頂驅裝置的工 作高度。6二、頂驅裝置的特點需改進方向：實現全自動化，自動送鉆； 頂驅自重大，增大鋼繩

4、、軸承等機件磨損； 需要有與頂驅配套的機械手裝置； 向結構簡化、重量減輕、尺寸減小的方向發展。液壓控制的旋轉頭裝置，可帶動吊環傾斜機構360旋轉，并有級鎖緊。鉆井和起下鉆采用不同的負荷通道，延長主軸承的使用壽命。背鉗采用四點浮動夾持，提高了背鉗的夾持能力，減少了對鉆具的損傷。采用液壓浮動油缸平衡頂驅主體自重，可在上卸扣作用時保護鉆具接頭絲扣。高強度的齒輪減速傳動。7三、頂驅裝置的結構頂部驅動鉆井裝置水龍頭-鉆井馬達總成馬達支架/導向滑車總成鉆桿上卸扣裝置總成平衡系統冷卻系統控制系統其他附屬設備三大關鍵部件體現頂部驅動鉆井裝置最大優點的設備8三、頂驅裝置的結構導軌游車導向滑車總成鉆井馬達水龍頭提

5、環減速箱水龍頭鉆井馬達總成平衡系統鉆桿上卸扣裝置總成旋轉頭吊環傾斜裝置吊環聯接器限扭器扭矩扳手吊環吊卡9三、頂驅裝置的結構1.水龍頭鉆井馬達總成是頂驅的主體部件，它為驅動井下鉆頭提供旋轉動力，即有馬達功能也有水龍頭的作用。如下圖：水龍頭鉆井馬達總成包括下述主要部件：鉆井馬達（動力裝置）和制動器（氣剎車）齒輪箱（減速器）整體水龍頭（鉆井裝置功能的集合）馬達冷卻系統（風冷）附圖10三、頂驅裝置的結構2.馬達支架和導向滑車總成，如下圖：主要由導向滑車焊接框架和馬達支架兩部分組成。焊接框架上裝有導向輪，當鉆井馬達處于排放立根的位置上時，導向滑車作為馬達的支撐梁；馬達支架（底座架）包括支架與馬達殼體總成

6、間的一個支座，用以支承馬達和其他所有附件。分段導軌導向滑車馬達支架11三、頂驅裝置的結構3. 鉆桿上卸扣裝置總成如下圖示，它為頂部驅動鉆井裝置提供了提放28m長立柱、并用馬達上卸立柱扣的能力。鉆桿上卸扣裝置總成主要部件：扭矩扳手內防噴器和啟動器吊環聯接器和限扭器吊環傾斜裝置旋轉頭鉆桿上卸扣裝置總成旋轉頭吊環傾斜裝置扭矩扳手吊環聯接器限扭器內防噴器和啟動器吊卡吊環12三、頂驅裝置的結構扭矩扳手吊環聯接器鉆進時，鉆桿上卸扣裝置固定不動，不妨礙鉆柱的起下。鉆井馬達通過主軸、內防噴器和保護接頭將扭矩傳給鉆柱，驅動鉆柱旋轉。13三、頂驅裝置的結構4. 平衡系統總成如圖，它是頂部驅動鉆井裝置極具特色的設備

7、之一。它的主要作用是防止上卸接頭扣時螺紋的損壞，其次在卸扣時可幫助公扣接頭從母扣接頭中彈出。平衡系統包括兩個相同油缸及其附件,以及兩個液壓儲能器和一個管匯及相關管線。油缸一端與整體水龍頭相連，另一端直接連接到大鉤耳環或者游車上。梨形吊環U型夾鉗平衡液缸通向平衡蓄能器大鉤整體水龍頭提環閥組平衡系統總成14三、頂驅裝置的結構5. 頂部驅動鉆井裝置的控制系統為司鉆提供了一個控制臺，通過控制臺實現對頂部驅動鉆井裝置自身的控制。控制系統主要部件：司鉆儀表控制臺控制面板動力回流頂驅可實現的基本控制功能是：吊環傾斜遠控內防噴器馬達控制馬達旋扣扭矩控制緊扣扭矩控制轉換開關15三、頂驅裝置的結構6. 其他輔助設

8、備。鉆臺輔助設備電纜接頭液壓源旋轉式鉆鋌提升短節吊卡、吊環錄象監視系統起升支撐大鉗16四、頂驅裝置的工作過程鉆進過程。 一般情況下接立根鉆進，在以下兩種情況下采用接單根鉆進：a.新開鉆井，井架中沒有接好的立根；b.利用井下馬達造斜時。 接立根鉆進程序：1）將卡瓦坐于鉆柱上卡住鉆柱，停止泥漿循環，吊卡下放于鉆臺面；2）用扭矩扳手卸開保護接頭與鉆桿的連接扣；3）用鉆井馬達旋扣；4）打開吊卡，提升頂驅及游車；5）井架工在二層臺將立根扣入吊卡，鉆工在鉆臺將立根插入鉆柱母扣；6）下放頂驅及游車；7）鉆井馬達旋扣和緊扣，打背鉗承受反扭矩17四、頂驅裝置的工作過程接單根鉆進程序：1）鉆完單根坐放卡瓦于鉆柱上

9、，停止泥漿循環；2）用扭矩扳手卸開保護接頭與鉆桿的連接扣；3）用鉆井馬達旋扣；4）打開吊卡，提升頂驅及游車；5）啟動吊環傾斜裝置，使吊卡擺至鼠洞單根上，扣好吊卡；6）提單根出鼠洞，單根公扣露出鼠洞后，關閉起動器使單根擺至井眼中心；7）下放頂驅，使單根底部進入插入引鞋；8）鉆井馬達旋扣和緊扣，打背鉗承受反扭矩9）提出卡瓦，開始泥漿循環恢復鉆進。18四、頂驅裝置的工作過程倒劃眼操作。 可以利用頂驅裝置倒劃眼，從而防止鉆桿粘卡和被破壞井下鍵槽。倒劃眼并不影響正常起鉆排放立根，即不必卸單根。倒劃眼起升程序：1）在循環和旋轉時提升游車，直到提升出一個立根；2）將卡瓦坐于鉆柱上卡住鉆柱；3）從臺面上卸開立

10、根，用鉆井馬達旋扣；4）用扭矩扳手卸開立根上部與馬達的連接扣，打背鉗，鉆井馬達旋扣；5）用鉆桿吊卡提升起自由立根；6）將立根排放在鉆桿盆中；7）下放頂驅及游車；8）將馬達下部公接頭插入鉆柱母扣，旋扣并緊扣；9）恢復循環，提卡瓦，起升和旋轉鉆柱，繼續倒劃眼起升。19四、頂驅裝置的工作過程井控操作：鉆桿上卸扣裝置用來進行井控，其步驟為：1）一旦發現鉆桿內井涌，立即坐放卡瓦，將頂驅接入鉆柱；2）操作旋緊扣控制閥，進行旋扣和緊扣；3）關閉遠控內防噴器。 上部內防噴器可以承受105MPa的內管壓力。如果需要使用止回閥或其他鉆井設備繼續下鉆，可借用下部內防噴器將止回閥接入鉆柱。步驟：1）下放鉆柱至鉆臺，坐

11、放卡瓦；2）關閉下部內防噴器；3）上移扭矩扳手，垂直移動止動裝置；4）從上部內防噴器上卸開下部內防噴器和保護接頭；5）在下部內防噴器的上部接入適合的轉換接頭、止回閥或循環接頭；6）進行正常的井控程序操作。20五、寶石頂驅介紹 寶雞石油機械有限責任公司是中國首家研制開發頂部驅動鉆井裝置的制造商,1995年制造出中國首臺DQ-60D直流電驅動頂驅.目前具有獨立研制開發交流變頻、直流或液壓驅動的頂部驅動鉆井裝置。 頂驅是部件二分廠的主導產品之一,目前分廠已研制生產了各種型號的頂驅：DQ60D、DQ60D1、 DQ60D2、 DQ600Y和DQ70/4500DB。21五、寶石頂驅介紹22五、寶石頂驅介

12、紹精品頂驅23五、寶石頂驅介紹總裝調試試驗圖24五、寶石頂驅介紹現就我公司新型頂驅做簡單介紹:寶石新型頂驅的型號為：DQ704500 DB寶石頂驅型號的意義：DQ 頂驅裝置（“頂驅”的漢語拼音第一個字母組合）鉆深能力7000 m（4 12鉆桿)額定負荷4500 kN（主軸、吊環)驅動方式：DB 交流變頻電驅動 D直流電驅動 Y 液壓驅動70 4500 DB25 DQ70DB頂驅裝置主要由主體、單導軌、液壓系統、導向滑輪、電控系統、及附件等部分組成。主體主要由提環、平衡裝置、動力水龍頭、泥漿循環裝置、旋轉頭、背鉗裝置、液控閥組、滑車、吊環、吊卡等組成。 提環 平衡裝置 動力水龍頭 背鉗裝置 旋轉

13、頭 滑車吊卡 液控閥組 吊環 泥漿循環裝置五、寶石頂驅介紹26五、寶石頂驅介紹單導軌主要由連接板、上段、中段、下段、連接架下限位等組成 單導軌可將頂驅主體鉆井時的反扭矩，通過連接架傳遞到位于井架下部的反扭矩梁上。 單導軌的安裝非常方便，且其中心平面到井口的距離與Varco公司的TDS-9SA和TDS-11SA相同，均為762mm（30）。可在安裝過Varco公司頂驅的鉆機上無障礙安裝。上段中段下段下限位連接板27六、結束語 縱觀油田鉆井歷史，顯而易見的是所用的一些鉆井工具自發明80100年以來沒有發生很大改變，但是，在石油工業的其他領域，新技術在驅使我們以加快步伐前進，雖然基本鉆井機械變化不大。瀏覽其他鉆井工業，如采礦