《顶部驱动钻井系统》ppt课件

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时间:2018-12-05

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1、顶部驱动钻井装置是当今石油钻井的前沿技术与装备,是近代钻井装备的三大技术成果(交直流变频电驱系统和井下钻头增压系统)之一。顶部驱动钻井系统是20世纪末期,美国、法国、挪威等国家研制应用的一种新型的钻井系统。现在已成为石油钻井行业的标准产品。它适用性极广,从2000米到9000米的井深都可以使用顶部驱动钻井系统;从世界钻井机械的发展趋势上看,它符合21世纪钻井自动化的历史潮流。现在,我国赴国外打井的队伍,如果没有安装该系统将不允许在投标竞争中中标,由此可见,顶部驱动钻井系统已经到了非用不可的地步。一、什么是顶部驱动钻井系统?所谓的顶驱,就是可以直接从井架空间上部

2、直接旋转钻柱,并沿井架内专用导轨向下送进,完成钻柱旋转钻进,循环钻井液、接单根、上卸扣和倒划眼等多种钻井操作的钻井机械设备。见图:它主要有三个部分组成:导向滑车总成、水龙头-钻井马达总成和钻杆上卸扣装置总成。该系统是当前钻井设备自动化发展更新的突出阶段成果之一。经实践证明:这种系统可节省钻井时间20%到30%,并可预防卡钻事故,用于钻高难度的定向井时经济效果尤为显著。二、顶部驱动系统的研制过程:1、钻井自动化进程推动了顶部驱动钻井法的诞生。二十世纪初期,美国首先使用旋转钻井法获得成功,此种方法较顿钻方法是一种历史性的飞跃,据统计,美国有63%的石油井是用旋转法

3、钻井打成的。但在延续百多年的转盘钻井方式中,有两个突出的矛盾未能得到有效的解决:其一、起下钻时不能及时实现循环旋转的功能,遇上复杂地层或是岩屑沉淀,往往造成卡钻。其二、方钻杆的长度限制了钻进的深度(每次只能接单根),降低了效率,增加了劳动的强度,降低了安全系数。二十世纪七十年代,出现了动力水龙头,改革了驱动的方式,在相当的程度上改善了工人的操作条件,加快了钻井的速度以及同期出现的“铁钻工”装置、液气大钳等等,局部解决了钻杆位移、连接等问题,但远没有达到石油工人盼望的理想程度。20世纪80年代,美国首先研制了顶部驱动钻井系统TDS-3S投入石油钻井的生产。80年

4、代末期新式高扭矩马达的出现为顶驱注入了新的血液和活力。TDS—3H、TDS—4应运而生,直至后来的TDS-3SB、TDS-4SB、TDS-6SB。20世纪90年代研制的IDS型整体式顶部驱动钻井装置,用紧凑的行星齿轮驱动,才形成了真正意义上的顶驱,既有TDS到IDS,由顶部驱动钻井装置到整体式顶部驱动钻井装置,实现了历史性的飞跃。2、挪威DDM-HY-650型顶部驱动钻井装置:最大载荷6500kN,液压驱动,工作扭矩为55kN.m,工作时最大扭矩为63.5kN.m,工作转速为130—230r/min,液压动力压力为33MPa,排量1600L/min,水龙头吊环

5、到吊卡上平面的距离为6.79米,质量17吨。3、加拿大8035E顶部驱动钻井装置:额定钻井深度5000米,额定载荷3500kN,输出功率670kW,最大连续扭矩33.10kN.m,最高转速200r/min,质量为8.6吨。最低井架高度要求39米。4、美国ES-7型顶部驱动钻井系统:采用25kW直流电机驱动钻柱,连续旋转扭矩34.5kN.m,间歇运转扭矩41.5kN.m,额定载荷5000kN,最高转速300r/min,钻井液压力35.1MPa,系统总高7.01米,质量8.1吨。5、国产DQ-60D型顶部驱动钻井装置额定钻井深度6000m,最大钩载4500kN,动

6、力水龙头最大扭矩40kN.m,转速范围0—183r/min,无级调速;直流电机最大输出功率940kw;倾斜臂最大倾斜角,前倾30°,后倾15°;回转半径1350mm;最大卸扣扭矩80kN.m;上卸扣装置夹持钻杆的范围Ø89—Ø216mm(3½—8½in)。三、顶部驱动钻井装置的结构:顶部驱动钻井装置主要有以下部件和附件组成:1、水龙头--钻井马达总成(关键部件);2、马达支架/导向滑车总成(关键部件);3、钻杆上卸扣总成(体现最大优点的部件);4、平衡系统;5、冷却系统;6、顶部驱动钻井装置控制系统;7、可选用的附属设备。(一)、顶部驱动钻井装置的主体部件,主

7、要包括:1、钻井马达;2、齿轮箱;3、整体水龙头;4、平衡器。钻井马达的冷却系统:马达的冷却为风冷。1、近距离安装鼓风机2、加高进气口的近距离安装鼓风机3、远距离安装鼓风机近距离就是近距离向马达提供冷却风,取风高度在马达行程最低点距离钻台6米以上。远距离安装鼓风机:在不能保证提供安全冷却空气的情况下,例如:井架为密闭式的即可采用直径8in软管冷却系统,且鼓风机马达为40hp(比近距离安装提高了一倍),马达安在二层平台,从井架外吸进空气,增加的马力用于驱使空气流过较长的进气软管。(二)、导向滑车总成整个导向滑车总成沿着导轨与游车导向滑车一起运动。当钻井马达处于排

8、放立根的位置上时,导向滑车则可作为马达

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