顶驱钻井系统全面介绍课件

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1、1顶部驱动系统(TDS)TOPDRIVESYSTEM2目录1．概述2．顶驱的历史3．主要组成4．技术特点5．技术评价6．设计制造中的一些问题7．顶部驱动钻井系统的经济技术评价8．主要生产厂家及产品特点9．顶驱的发展31.概述顶驱钻井系统（TDS）是一套安装于井架内部空间、由游车悬持的顶部驱动钻井装置。利用水龙头与钻井马达相结合，配备一种结构新型的钻杆上卸扣装置（管柱处理装置），从井架的上部直接旋转钻柱，并沿井架内专用导轨向下送进，可完成钻井、倒划眼、接钻杆、循环钻井液、下套管等各种钻井操作。顶部驱动，是把钻机动力部分由下边的转盘移到钻机上部水龙头处，直接驱动钻具旋转钻

2、进的驱动方式。4VARCO顶驱VARCO5传统钻井方式钻进过程：破岩排屑顿钻钻井——钻进过程不连续旋转钻井——钻进过程连续转盘钻井下动力6钻井新设备与新方法钻井新设备液控盘式刹车液压钻机交流变频驱动技术顶部驱动装置钻井新方法地质导向钻井7顶部驱动装置要解决的问题传统钻井工艺的薄弱环节（1）三大工作系统不能互济起下钻不能及时实现循环旋转功能，遇上复杂地层，或是岩屑沉淀，往往造成卡钻。卡钻成了长期困扰钻井工人的问题。我国千台钻机，每年因卡钻造成的损失难以计数。（2）方钻杆长度受限由于常规钻机在钻进中依靠转盘推动方钻杆旋转送进，方钻杆的长度限制了钻进深度，故每次只能接单根，

3、因而费工、效率低，劳动强度大。8顶驱与转盘钻井的比较1转盘钻井方式2顶驱钻井方式9TDS驱动方式液压驱动液压马达外形尺寸很小，液压顶驱的本体尺寸能够满足小型井架的需要，该类顶驱的工作高度一般在5m以下。液压顶驱多数用于小型钻机上。电驱动AC-SCR-DCAC变频10AC变频顶驱系统的主要优点为：(1)AC电动机效率高，经济性好；(2)AC电动机无电刷，可防爆，钻井安全且占空间小；(3)AC变频驱动，可精确调节工作转速与输出扭矩，具有更好的调节性能；(4)AC变频驱动零转速时具有全制动扭矩，可保证钻井安全。过载能力强，短时内可承受额定载荷的150%过载载荷。现阶段主要以

4、AC变频顶驱系统为主。112．顶驱的历史第一台顶驱钻井系统由美国Varco公司于1982年研制成功，此后法国、挪威、加拿大和中国相继研制成功12（1）美国Varco公司的研制历程20世纪80年代。Varco公司从上世纪六十年代开始研制顶驱。在1981年年底研制出最初的TDS-l型牵引型顶部驱动钻井装置的系列马达原型，并作出了顶部驱动钻井装置TDS-2型的设计。1983年生产了单速（速比为5.33：1）的TDS-3型顶部驱动钻井装置，并由此形成了工业标准，这一标准改变了世界海洋与陆地钻探油气的方式。1988年研制开发了具有新标准的2速（高速比7.95：1，低速比5.08

5、：1）的TDS-4型顶部驱动钻井装置，同年还生产了单速（速比6.67：1）的TDS-5型顶部驱动钻井装置，但当时它只是作为临时性措施而设计生产的一种产品。13至20世纪80年代末，出现了新式高扭矩马达，TDS-3H型及TDS-4型两种顶部驱动钻井装置由于应用了这种新式马达应运而生，并在钻机上得以应用。到85年Varco公司共销售顶驱82台。BJ公司从1985年开始生产销售顶驱，到1988年共销售顶驱8台，随后被Varco公司兼并，到1991年VarcoBJ公司共销售顶驱312台，其中300台用于海上钻井平台，中国当时有四台全用于海上钻井平台。141990年首先生产出了

6、整体式水龙头，装配在TDS-3S、TDS-4S两种型号的顶部驱动钻井装置上，得到广泛应用。151994年开发的TDS-9SA型顶部驱动钻井装置，起升能力为400t，为第一台双交流电动机驱动式。1996年后该公司更研制出500t的TDS-11SA型及轻便的250t的TDS-10SA型顶部驱动钻井装置。其中尤以TDS-10SA型引人注目，它具有低购置成本、轻便、高可靠性及低维护费等优越性，其紧凑尺寸使它可用于小型修井机和轻便钻机上。TDS-11SA型顶部驱动钻井装置是为快速轻便而设计的，结构非常紧凑，采用斜齿轮传动，降低了噪音，并可获得225r/min的最高工作转速。该顶

7、部驱动钻井装置由2台交流变频电机驱动。16VarcoBJ公司在1993年之后，就不再开发直流驱动马达的顶部驱动钻井装置，而是转向交流变频电驱动的顶部驱动钻井装置研制。如TDS-11SA（1994年），使用一对400hp的交流驱动电机，重要较轻，尺寸较小，而产生的扭矩特性却接近于一台1100hp的直流电动机。选用交流电机具有明显的特点：它可靠性高，维护少，无污染、作业范围大，满扭矩负荷时可以达1min，而无电火花，安全性好，因此得到用户认可。交流电动机既可使用钻机自身的动力装置带动，又可使用750V直流电源，或直接用工业网电驱动，这种灵活性使得它使用范