寶玉石基礎(chǔ)中 (5)

1、頂部驅(qū)動裝置1目 錄概述頂驅(qū)裝置的優(yōu)越性頂驅(qū)裝置的結(jié)構(gòu)頂驅(qū)裝置的工作原理BOMCO頂驅(qū)2一、概述 頂部驅(qū)動鉆井裝置TDS（Top Drive Drilling System）簡稱頂驅(qū)，它是美國、法國、挪威近20年來相繼研制成功、正在推廣應用的一種頂部驅(qū)動鉆井系統(tǒng)。它可從井架空間上部直接旋轉(zhuǎn)鉆柱，并沿井架內(nèi)專用導軌向下送進，完成鉆柱旋轉(zhuǎn)鉆進，循環(huán)鉆井液，接立根，上卸扣和倒劃眼等多種鉆井操作。什么是頂驅(qū)？插圖3一、概述 國外于1982年采用頂部驅(qū)動鉆井裝置第一次成功地鉆了一口井斜32、井深2981m的定向井，之后迅速發(fā)展，實現(xiàn)了鉆機自動化進程的階段性跨越。頂驅(qū)裝置是當今石油鉆井中的前沿技術(shù)與裝備，

2、是近代鉆井裝備的三大技術(shù)成果之一。頂驅(qū)的發(fā)展歷史世界公認的第一口油井，是美國人1859年用頓鉆法鉆成功的。大約1900年轉(zhuǎn)盤-方鉆桿鉆井法在美國開始出現(xiàn)20世紀70年代，出現(xiàn)了動力水龍頭，直接驅(qū)動鉆具?，F(xiàn)代化的頂部驅(qū)動鉆井裝置4二、頂驅(qū)裝置的特點1、性能特點在鉆井過程中可在任意位置提起鉆具倒劃眼循環(huán)、清洗井眼，有效地避免卡鉆等事故發(fā)生。起下鉆過程中遇卡或遇阻可迅速將頂驅(qū)與鉆具聯(lián)接，循環(huán)泥漿、同時進行倒劃眼作業(yè)。用立根鉆進，減少2/3上卸扣時間。下套管時，借助吊環(huán)傾斜機構(gòu)的扶正作用，可避免上扣時的亂扣、錯扣，大大提高了下套管的速度，保證了上扣質(zhì)量。在憋鉆時，可用剎車機構(gòu)剎住鉆具，慢慢釋放，防止鉆

3、具迅速反彈造成脫扣事故。在定向鉆進中，可用剎車機構(gòu)剎住頂驅(qū)主軸，進行定向造斜。遇井涌、井噴時，在井架內(nèi)任意高度可迅速遙控關(guān)閉內(nèi)防噴器。5二、頂驅(qū)裝置的特點由于不使用轉(zhuǎn)盤，提高了鉆進時井口操作的安全性。借助于傾斜臂和旋轉(zhuǎn)頭的作用，使井口上卸扣作業(yè)和二層臺作業(yè)的體力勞動強度大大減輕。在穩(wěn)斜段鉆進時，可隨意提動鉆具，避免巖屑沉積。利用立根鉆進，可實現(xiàn)連續(xù)長筒取芯達27米。2、結(jié)構(gòu)特點簡便的安裝移運性能。具有較大的卸扣能力。搗軌安裝與拆卸檢修方便，具有互換性。頂驅(qū)主體可通過過渡環(huán)直接與游車連接，減少整個頂驅(qū)裝置的工 作高度。6二、頂驅(qū)裝置的特點需改進方向：實現(xiàn)全自動化，自動送鉆； 頂驅(qū)自重大，增大鋼繩

4、、軸承等機件磨損； 需要有與頂驅(qū)配套的機械手裝置； 向結(jié)構(gòu)簡化、重量減輕、尺寸減小的方向發(fā)展。液壓控制的旋轉(zhuǎn)頭裝置，可帶動吊環(huán)傾斜機構(gòu)360旋轉(zhuǎn)，并有級鎖緊。鉆井和起下鉆采用不同的負荷通道，延長主軸承的使用壽命。背鉗采用四點浮動夾持，提高了背鉗的夾持能力，減少了對鉆具的損傷。采用液壓浮動油缸平衡頂驅(qū)主體自重，可在上卸扣作用時保護鉆具接頭絲扣。高強度的齒輪減速傳動。7三、頂驅(qū)裝置的結(jié)構(gòu)頂部驅(qū)動鉆井裝置水龍頭-鉆井馬達總成馬達支架/導向滑車總成鉆桿上卸扣裝置總成平衡系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)控制系統(tǒng)其他附屬設(shè)備三大關(guān)鍵部件體現(xiàn)頂部驅(qū)動鉆井裝置最大優(yōu)點的設(shè)備8三、頂驅(qū)裝置的結(jié)構(gòu)導軌游車導向滑車總成鉆井馬達水龍頭提

5、環(huán)減速箱水龍頭鉆井馬達總成平衡系統(tǒng)鉆桿上卸扣裝置總成旋轉(zhuǎn)頭吊環(huán)傾斜裝置吊環(huán)聯(lián)接器限扭器扭矩扳手吊環(huán)吊卡9三、頂驅(qū)裝置的結(jié)構(gòu)1.水龍頭鉆井馬達總成是頂驅(qū)的主體部件，它為驅(qū)動井下鉆頭提供旋轉(zhuǎn)動力，即有馬達功能也有水龍頭的作用。如下圖：水龍頭鉆井馬達總成包括下述主要部件：鉆井馬達（動力裝置）和制動器（氣剎車）齒輪箱（減速器）整體水龍頭（鉆井裝置功能的集合）馬達冷卻系統(tǒng)（風冷）附圖10三、頂驅(qū)裝置的結(jié)構(gòu)2.馬達支架和導向滑車總成，如下圖：主要由導向滑車焊接框架和馬達支架兩部分組成。焊接框架上裝有導向輪，當鉆井馬達處于排放立根的位置上時，導向滑車作為馬達的支撐梁；馬達支架（底座架）包括支架與馬達殼體總成

6、間的一個支座，用以支承馬達和其他所有附件。分段導軌導向滑車馬達支架11三、頂驅(qū)裝置的結(jié)構(gòu)3. 鉆桿上卸扣裝置總成如下圖示，它為頂部驅(qū)動鉆井裝置提供了提放28m長立柱、并用馬達上卸立柱扣的能力。鉆桿上卸扣裝置總成主要部件：扭矩扳手內(nèi)防噴器和啟動器吊環(huán)聯(lián)接器和限扭器吊環(huán)傾斜裝置旋轉(zhuǎn)頭鉆桿上卸扣裝置總成旋轉(zhuǎn)頭吊環(huán)傾斜裝置扭矩扳手吊環(huán)聯(lián)接器限扭器內(nèi)防噴器和啟動器吊卡吊環(huán)12三、頂驅(qū)裝置的結(jié)構(gòu)扭矩扳手吊環(huán)聯(lián)接器鉆進時，鉆桿上卸扣裝置固定不動，不妨礙鉆柱的起下。鉆井馬達通過主軸、內(nèi)防噴器和保護接頭將扭矩傳給鉆柱，驅(qū)動鉆柱旋轉(zhuǎn)。13三、頂驅(qū)裝置的結(jié)構(gòu)4. 平衡系統(tǒng)總成如圖，它是頂部驅(qū)動鉆井裝置極具特色的設(shè)備

7、之一。它的主要作用是防止上卸接頭扣時螺紋的損壞，其次在卸扣時可幫助公扣接頭從母扣接頭中彈出。平衡系統(tǒng)包括兩個相同油缸及其附件,以及兩個液壓儲能器和一個管匯及相關(guān)管線。油缸一端與整體水龍頭相連，另一端直接連接到大鉤耳環(huán)或者游車上。梨形吊環(huán)U型夾鉗平衡液缸通向平衡蓄能器大鉤整體水龍頭提環(huán)閥組平衡系統(tǒng)總成14三、頂驅(qū)裝置的結(jié)構(gòu)5. 頂部驅(qū)動鉆井裝置的控制系統(tǒng)為司鉆提供了一個控制臺，通過控制臺實現(xiàn)對頂部驅(qū)動鉆井裝置自身的控制?？刂葡到y(tǒng)主要部件：司鉆儀表控制臺控制面板動力回流頂驅(qū)可實現(xiàn)的基本控制功能是：吊環(huán)傾斜遠控內(nèi)防噴器馬達控制馬達旋扣扭矩控制緊扣扭矩控制轉(zhuǎn)換開關(guān)15三、頂驅(qū)裝置的結(jié)構(gòu)6. 其他輔助設(shè)

8、備。鉆臺輔助設(shè)備電纜接頭液壓源旋轉(zhuǎn)式鉆鋌提升短節(jié)吊卡、吊環(huán)錄象監(jiān)視系統(tǒng)起升支撐大鉗16四、頂驅(qū)裝置的工作過程鉆進過程。 一般情況下接立根鉆進，在以下兩種情況下采用接單根鉆進：a.新開鉆井，井架中沒有接好的立根；b.利用井下馬達造斜時。 接立根鉆進程序：1）將卡瓦坐于鉆柱上卡住鉆柱，停止泥漿循環(huán)，吊卡下放于鉆臺面；2）用扭矩扳手卸開保護接頭與鉆桿的連接扣；3）用鉆井馬達旋扣；4）打開吊卡，提升頂驅(qū)及游車；5）井架工在二層臺將立根扣入吊卡，鉆工在鉆臺將立根插入鉆柱母扣；6）下放頂驅(qū)及游車；7）鉆井馬達旋扣和緊扣，打背鉗承受反扭矩17四、頂驅(qū)裝置的工作過程接單根鉆進程序：1）鉆完單根坐放卡瓦于鉆柱上

9、，停止泥漿循環(huán)；2）用扭矩扳手卸開保護接頭與鉆桿的連接扣；3）用鉆井馬達旋扣；4）打開吊卡，提升頂驅(qū)及游車；5）啟動吊環(huán)傾斜裝置，使吊卡擺至鼠洞單根上，扣好吊卡；6）提單根出鼠洞，單根公扣露出鼠洞后，關(guān)閉起動器使單根擺至井眼中心；7）下放頂驅(qū)，使單根底部進入插入引鞋；8）鉆井馬達旋扣和緊扣，打背鉗承受反扭矩9）提出卡瓦，開始泥漿循環(huán)恢復鉆進。18四、頂驅(qū)裝置的工作過程倒劃眼操作。 可以利用頂驅(qū)裝置倒劃眼，從而防止鉆桿粘卡和被破壞井下鍵槽。倒劃眼并不影響正常起鉆排放立根，即不必卸單根。倒劃眼起升程序：1）在循環(huán)和旋轉(zhuǎn)時提升游車，直到提升出一個立根；2）將卡瓦坐于鉆柱上卡住鉆柱；3）從臺面上卸開立

10、根，用鉆井馬達旋扣；4）用扭矩扳手卸開立根上部與馬達的連接扣，打背鉗，鉆井馬達旋扣；5）用鉆桿吊卡提升起自由立根；6）將立根排放在鉆桿盆中；7）下放頂驅(qū)及游車；8）將馬達下部公接頭插入鉆柱母扣，旋扣并緊扣；9）恢復循環(huán)，提卡瓦，起升和旋轉(zhuǎn)鉆柱，繼續(xù)倒劃眼起升。19四、頂驅(qū)裝置的工作過程井控操作：鉆桿上卸扣裝置用來進行井控，其步驟為：1）一旦發(fā)現(xiàn)鉆桿內(nèi)井涌，立即坐放卡瓦，將頂驅(qū)接入鉆柱；2）操作旋緊扣控制閥，進行旋扣和緊扣；3）關(guān)閉遠控內(nèi)防噴器。 上部內(nèi)防噴器可以承受105MPa的內(nèi)管壓力。如果需要使用止回閥或其他鉆井設(shè)備繼續(xù)下鉆，可借用下部內(nèi)防噴器將止回閥接入鉆柱。步驟：1）下放鉆柱至鉆臺，坐

11、放卡瓦；2）關(guān)閉下部內(nèi)防噴器；3）上移扭矩扳手，垂直移動止動裝置；4）從上部內(nèi)防噴器上卸開下部內(nèi)防噴器和保護接頭；5）在下部內(nèi)防噴器的上部接入適合的轉(zhuǎn)換接頭、止回閥或循環(huán)接頭；6）進行正常的井控程序操作。20五、寶石頂驅(qū)介紹 寶雞石油機械有限責任公司是中國首家研制開發(fā)頂部驅(qū)動鉆井裝置的制造商,1995年制造出中國首臺DQ-60D直流電驅(qū)動頂驅(qū).目前具有獨立研制開發(fā)交流變頻、直流或液壓驅(qū)動的頂部驅(qū)動鉆井裝置。 頂驅(qū)是部件二分廠的主導產(chǎn)品之一,目前分廠已研制生產(chǎn)了各種型號的頂驅(qū)：DQ60D、DQ60D1、 DQ60D2、 DQ600Y和DQ70/4500DB。21五、寶石頂驅(qū)介紹22五、寶石頂驅(qū)介

12、紹精品頂驅(qū)23五、寶石頂驅(qū)介紹總裝調(diào)試試驗圖24五、寶石頂驅(qū)介紹現(xiàn)就我公司新型頂驅(qū)做簡單介紹:寶石新型頂驅(qū)的型號為：DQ704500 DB寶石頂驅(qū)型號的意義：DQ 頂驅(qū)裝置（“頂驅(qū)”的漢語拼音第一個字母組合）鉆深能力7000 m（4 12鉆桿)額定負荷4500 kN（主軸、吊環(huán))驅(qū)動方式：DB 交流變頻電驅(qū)動 D直流電驅(qū)動 Y 液壓驅(qū)動70 4500 DB25 DQ70DB頂驅(qū)裝置主要由主體、單導軌、液壓系統(tǒng)、導向滑輪、電控系統(tǒng)、及附件等部分組成。主體主要由提環(huán)、平衡裝置、動力水龍頭、泥漿循環(huán)裝置、旋轉(zhuǎn)頭、背鉗裝置、液控閥組、滑車、吊環(huán)、吊卡等組成。 提環(huán) 平衡裝置 動力水龍頭 背鉗裝置 旋轉(zhuǎn)

13、頭 滑車吊卡 液控閥組 吊環(huán) 泥漿循環(huán)裝置五、寶石頂驅(qū)介紹26五、寶石頂驅(qū)介紹單導軌主要由連接板、上段、中段、下段、連接架下限位等組成 單導軌可將頂驅(qū)主體鉆井時的反扭矩，通過連接架傳遞到位于井架下部的反扭矩梁上。 單導軌的安裝非常方便，且其中心平面到井口的距離與Varco公司的TDS-9SA和TDS-11SA相同，均為762mm（30）?？稍诎惭b過Varco公司頂驅(qū)的鉆機上無障礙安裝。上段中段下段下限位連接板27六、結(jié)束語 縱觀油田鉆井歷史，顯而易見的是所用的一些鉆井工具自發(fā)明80100年以來沒有發(fā)生很大改變，但是，在石油工業(yè)的其他領(lǐng)域，新技術(shù)在驅(qū)使我們以加快步伐前進，雖然基本鉆井機械變化不大。瀏覽其他鉆井工業(yè)，如采礦