《顶驱钻井系统》PPT课件

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1、第四章顶驱钻井系统一、概述（机自02,2005.11.8）顶驱钻井系统（TopDriveDrillingSystem）简称顶驱系统（TopDriveSystem-TDS）。1.什么是顶部驱动钻井装置顶驱：从井架空间上部直接旋转钻柱，沿井架内导轨向下送进，完成钻进，循环钻井液，接立根，上卸扣等多种钻井操作，参见图4-1。由三大部分组成：水龙头一马达总成、导向滑车总成、钻杆上卸扣总成。图4-1顶部驱动钻井系统2.思路:转盘＋水龙头—→动力水龙头3.顶驱系统是四大新技术之一（顶驱、盘式刹车、液压钻井泵和AC变频驱动）

2、4.顶驱发展第一台顶驱由美国Varco公司研制（82年问世）。后来，法国、挪威、加拿大、中国相继研制了顶驱。5．驱动型式有两种（1）液马达驱动（2）电动机驱动①AC-SCR-DC顶驱动(80年代广泛用)②AC变频f顶驱80年代中，挪威将AC-SCR-DC改成AC变频顶驱。之后，美国（Varco公司）、挪威（MH公司）、加拿大（Tesco公司和CANRIG公司）等研制了AC变频顶驱。90年代，AC变频顶驱占了主导地位。中国：有液压、AC-SCR-DC顶驱，尚无AC—AC变频顶驱。二、顶驱钻井特点（1）立根（28m

3、）钻进，节省2/3接单根时间。（转盘钻以单根加长钻杆，以立根钻进井架不需加高。)（2）可随时压井（任意高度需循环井液，水龙头可立即接上），减少卡钻事故。（3）实现：倒划眼起钻（钻头取不出时，边转边提）;实现：划眼下钻（钻头下不去时，边转边放）。（4）立根钻水平井、丛式井、斜井时容易控制井底马达的造斜方位。（5）钻杆上卸扣操作机械化。（液马达在顶部）（6）立根钻进，提高取岩心质量。三、顶驱系统组成组成:钻井马达-水龙头总成、导轨导向滑车总成、上卸扣装置。仅动力有别：液马达顶驱—液马达；AC-SCR-DC顶驱—DC

4、电机；AC变频顶驱—AC电机。1.钻井马达-水龙头总成顶驱的主体。（图4-2）它是Varco公司额定载荷6500kN的TDS-3S型顶驱钻井马达-水龙头总成。图4-2水龙头—钻井马达总成图4-2水龙头—钻井马达总成由水龙头、马达和一级齿轮减速箱组成。（1）马达：用并激DC马达，立式驱动主轴。（2）水龙头：额定载荷6500kN；盘根盒为快速装卸式，与普通水龙头的一致。（3）气动刹车：在马达轴上端，快速制动。（4）减速箱：马达轴下有小齿轮（Z=18），与主轴上的大齿轮（Z=96）相啮合，主轴下方接钻柱。TDS-3S

5、变速箱是一个单速齿轮减速装置，减速比5.331。（5）主轴：即水龙头的中心管。图4-3顶驱水龙头—马达总成油润滑图（6）润滑系统TDS-3S顶驱的油润滑系统（图4-3），油泵强制润滑。（7）钻井马达冷却系统马达冷却系统为风冷。图4-4为冷却系统的总体安排。用离心式鼓风机对电机进行强制冷却。图4-4钻井马达冷却系统①近距离安装鼓风机基本的马达冷却系统（看图4-5）,向钻井马达提供近距离的冷却风。②加高进气口的近距离安装鼓风机（图4-5）图4-5加高进气口的近距离冷却系统③远距离鼓风机冷却系统（图4-6）安装在井架

6、上的远距离鼓风机，通过软管输送冷却风。图4-6远距离鼓风机冷却系统2.导轨—导向滑车总成导向滑车和支撑装置总成如图4-7所示。①导轨：装在井架内②导向滑车：由马达底座和框架组成。③作用：对游车和顶驱起导向及承受反扭矩作用。80年代为双导轨，90年代改为单导轨。图4-7马达支架和导向滑车总成3.上扣卸扣装置（Pipehander）钻杆上卸扣装置如图4-8所示。主要：由旋转头、吊环联接器、吊环倾斜机构和扭矩扳手组成。（可参见Varco公司的TDS-8S交流变频顶驱系统结构图。）图4-8650吨钻杆上卸扣装置总成TD

7、S-8S(AC)（1）液控扭矩扳手用处：卸扣。原理：由液缸驱动横向夹紧活塞夹紧钻杆母接头，两个转矩液缸驱驱动扭矩筒完成卸扣操作。（扭矩扳手上卸扣期间，上升扭矩管使母花键同上部公花键相啃合，为液缸提供反扭矩。）转动保护接头及主轴松扣，然后启动钻井马达旋扣。（扭矩液缸84kN-m；可旋转25°。）结合图4-10分析。图4-9扭矩扳手总成（2）内防喷器及启动器内防喷器（图4-10）是球型安全阀，防止泥浆溢流。上部远控内防喷器和下部手动内防喷器，形成内井控防喷系统。上部远控内防喷器是钻杆上卸扣装置的一部分。当上卸扣时，

8、扭矩扳手同远控上部内防喷器的花键啮合形成扭矩。下部与上部内防喷器型式相同。两个内防喷器一直接在钻柱中，可随时将顶驱装置同钻柱连接使用。图4-10内防喷器阀及启动器总成（3）吊环联接器、吊环和钻杆吊卡图4-11为吊环联接器。作用:可由图4-8看出，它通过吊环将下部吊卡与主轴相连。主轴穿过齿轮箱壳体，又同整体水龙头相接。图4-11吊环联结及限扭器总成图4-12、图4-8所示（4）吊环倾斜器