顶部驱动钻井系统

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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直接

2、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钻井打成

3、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年代末期新式高

4、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，水龙头吊环到吊卡上平面的距

5、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，动力水龙头最大扭矩40

6、kN.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，主要包括：1、钻井马达；2

7、、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。当钻井马达处于排放立根的位置上时，导向滑车则

8、可作为马达