石油钻机顶部驱动装置现状和发展趋势.ppt

《石油钻机顶部驱动装置现状和发展趋势.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、石油钻机顶部驱动装置现状与发展趋势中国石油大学机电工程学院李安顶驱装置简介顶部驱动钻井装置(顶驱装置，TDS)是一种新型的钻井设备,所谓顶部驱动简单地讲就是把钻机动力部分由下边的转盘移到钻机上部的水龙头处,直接驱动钻具旋转钻进,从理论上可以认为是移动的转盘和水龙头的结合体。第一套顶驱装置从1982年问世以来，经过不断的改进和开发，顶驱装置已在海洋和陆地多种钻机上得到了推广和应用。目前国际上一些大的油气公司要求专业化服务公司的大型钻机必须配备顶驱装置,否则招标时可能不予考虑。与常规的钻井装置相比,顶部驱动钻井方法显得更加安全可靠,适合于在深井、超深

2、井以及斜井、水平井等高要求和复杂工况下作业。同时由于TDS是机电液一体化的钻井设备，因此，对钻井施工及维修技术人员的技术素质提出了更高的要求。2个突出的矛盾未能得到解决。其一,由于起下钻中不能及时循环旋转,遇上复杂地层,或是岩屑沉积,往往造成卡钻。卡钻成了长期困扰钻井工人的问题。我国近千台钻机,每年因卡钻造成的损失巨大；其二,由于常规钻井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,每次只能接单根,所以费工效率低,劳动强度大。而顶部驱动则是把钻机动力部分由下边的转盘移到上部水龙头处,直接驱动钻具旋转钻进。由于取消了方钻杆,无论在钻进中,

3、还是起下钻时,旋转钻具的动力以及循环井眼的泥浆始终可与钻具联接在一起。因而,由各种原因引起的遇卡、遇阻事故均可以得到及时有效的处理。同时,可以进行立根钻进,大大提高了钻速,平均提高钻井时效25%左右。国外自1982年首台顶驱装置成功地钻了1口井斜32°、井深2981m的定向井之后,迅速发展。不仅在海洋及深井、定向井中采用,而且在2000m钻机上也开始大批使用。生产顶驱装置的厂商也由当初的美国、挪威扩展到法国、加拿大等4国7家公司。之后,中国、英国也加入到该装置的生产行列,实现了钻机自动化进程的阶段性跨越。顶驱装置的优点节省接单根时间。利用转盘旋转钻进时,

4、方钻杆一方面被转盘推动旋转,另一方面又可通过转盘上的方补芯向下送进。方钻杆长约9m,故方钻杆钻完1根杆长行程后,就需将它取下再接1单根才能继续钻进。而顶驱装置装置不使用方钻杆,不受这一限制,也就避免了钻进9m左右接1单根的麻烦,代之而起的是利用立根钻进,它大大节省了接单根的时间。若钻进300m,每次联接立根时间需10min(即在钻头不钻进的情况下的总计时间),那么相当于可节省约4h左右的时间用于钻进。一般可以在空闲时将单根接成立根,如注水泥候凝或换钻头下钻时进行。对于撬装钻机来说,还可节省将立根卸成单根时间。倒划眼防止卡钻。由于具有立根倒划眼的能力,所以

5、该装置不增加起钻时间就可顺利循环和旋转着将钻具提出井眼。钻杆上卸扣装置可以在井架中间卸扣,使整个立根排放在井架上。在定向钻井中,它具有的倒划眼起钻能力可以大幅度减少起钻总时间。下钻划眼。该装置具有不接方钻杆钻过砂桥和缩径点的能力。下钻时,接水龙头和方钻杆划眼需要时间来做准备工作,而钻井人员往往忽视时间的重要性,导致卡钻事故的发生。使用TDS下钻时,可在数秒内接好钻柱,然后立即划眼。这样省时省工,减少了卡钻的危险。定向钻进或取芯钻进效率高。该装置可以通过立根循环,定向钻进时减少井下马达定向时间;取芯钻进时提高了收获率,减少了起钻次数。人员安全。钻井人员经常

6、进行的一项工作是接单根,TDS可减少2/3接单根次数,从而大大降低了事故发生率,接单根时只需要打背钳。井控安全。在不稳定井眼中采用TDS起钻时,关泵停止循环,顶驱装置主轴与钻柱分离。在用吊卡提升钻柱的过程中,若发现井下异常,例如出现井喷征兆,需要接泵循环,钻杆上卸扣装置可在井架任何高度将主轴插入钻柱,数秒内遥控完成旋螺纹和紧螺纹,恢复循环。双内防喷器可安全控制钻柱内压力。便于维修。钻台上方的钻井马达清晰可见,不会被泥浆等覆盖,因此比单独驱动转盘的马达更易维修。使用常规水龙头部件。很多公司顶驱装置装置使用常规的水龙头止推轴承和冲管密封盘根。特殊设计后维修难

7、度没有增大,钻井人员对其亦不陌生。使用灵活。顶驱装置装置使钻机具有前所未有的灵活性,可以下入打捞工具、完井工具和其他设备,既可正转又可反转。下套管。顶驱装置装置具有很高的提升能力,可采用常规方法下套管。在套管和主驱动轴之间加入一个转换接头就可在套管中进行压力循环,无须再接旋转接头。套管可以旋转和循环入井,从而减少缩径井段的摩阻力。上扣扭矩准确。通过精确控制直流电机的电流值,提供准确平稳的上扣扭矩,达到用好钻柱和延长钻柱寿命的目的。节约泥浆。在上部内防喷器球阀下面接有泥浆截流阀,截流阀起保留钻井液的作用。常规钻井中,钻井液滞留在方钻杆中,卸扣后溢出漏失,除

8、非花时间手动操作泥浆截流阀才能止流。便于拆卸。如VARCOBJ公司顶驱装置装置很