TDS石油钻机顶驱系统

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顶驱解体图

。 i.旋转头。旋转头可自由旋转。
作用：当钻杆上卸扣装臵在起钻中随钻柱部件旋转时，它能始终保持液路气路的连通。
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
油路、气路。零件号：79853 79854 各一个
密封槽
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
旋转头分解图
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
安装中的齿轮箱。
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
新旧对比过滤了的润滑油通过主止推轴承，上轴承，再经过齿轮间隙连续循环
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
S管
中心衬管
鹅颈管
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
盘式刹车系统
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
电机空心轴花键与行星齿轮配合
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
行星齿轮组
k.上轴承。
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
齿轮箱刹车机构剖面图
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
顶驱电机安装好的盘式刹车系统。
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
2007年8月25日中心衬管刺漏，泥浆侵入齿轮箱。虽然我们做了无数次清洗工作，但齿轮箱底部沉淀的泥浆及油泥是无法循环出来的，聚集沙粒随驱动杆旋转磨损油封导致油封失效，造成齿轮油漏失。 d.齿轮箱内部。由上至下依次为主止推轴承、下轴承、轴封等组成。油封
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
盘刹特写
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）

顶驱钻机介绍应用材料

沐风书苑
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3、节约辅助钻进时间，提高钻井效率
由于顶驱采用立柱钻进，钻完一立柱后可直接
加一立柱钻井，因此每钻完一立柱比常规转盘钻机钻完一立柱要节约2/3以上的辅助时间，仅此一项，可提高钻井效率15%一20%。在定向井中，由于采用立柱钻进，减少了每次接单根后重新调整工具面角的时间。顶驱的马达为无级调速，可达到与井底导向马达、MWD、高效能钻头的最佳配合，以提高机械钻速，准确控制井眼轨迹。在取心钻进中，用立柱钻进省去了许多复杂的操作，提高了取心收获率。国内外大量实践说明，采用顶驱可减少钻井时间10%一30%。
(2)打开吊卡，提升顶驱。 (3)自二层台接立柱，与下部钻具对扣。 (4)降低顶驱，使中心管与立柱上部接头对扣，马达顺时针旋扣并达到规定扭矩。 (5)提起卡瓦，开泵循环钻进。
沐风书苑
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2、操作安全
由于顶驱采用立柱钻进，接单根总次数仅为通常的l/3，倾斜装置可以使吊环、吊卡摆至小鼠洞或二层台指梁，大大减少了作业者工作的危险程度。
沐风书苑
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三、顶驱系统的优点
与常规转盘钻机相比，顶部驱动系统有很多优点。
沐风书苑
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1、起下钻过程简单
常规转盘钻机接单根的钻井过程如下：
(1)打完单根后停止旋转和循环，提升系统上提方钻杆，卡瓦卡住钻具，用液压大钳松开钻杆与方钻杆的接头连接。
(2)将方钻根与鼠洞中的单根连接，液压大钳上紧，提升方钻杆。
在起下钻遇阻、遇卡时，管子处理装置可以使中心轴与钻杆在任何位置相接，开泵循环，进行立柱划眼作业。
沐风书苑
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注：与转盘钻起下钻遇阻、遇卡时的操作对比：
采用方钻杆与转盘时，就得卸掉一到两个单根，接方钻杆划眼，每次只能划一个单根。在大位移井接单根划眼，卡钻、鳖泵的危险性较大，特别在上提遇卡和下放遇阻时，很难接方钻杆循环。如果使用顶驱，很容易在任何时间、任何位置立即用在钻柱上的动力水龙头进行旋转钻具循环钻井液，大大减少了卡钻等复杂情况。在下套管遇阻时，可迅速接上大小头，边循环边旋转下放，通过遇阻井段。扭矩管及托架总成起扶正作用，保证下套管作业中套管居中。顶驱内防喷阀及其执行机构，在发现井涌时可立即执行井控动作，其作用类似于方钻杆旋塞。

TDS石油钻机顶驱系统

Varco Top Drives
PH-100 Pipehandler
100,000 Ft-Lbs Torque Capacity AC Motor Make-Up/Break-Out Torque Back-Up Clamp Powered Rotating Head Variable Position Link Tilt Singular or Dual IBOP Valves Remote Actuated Upper IBOP
Reduced Field
Motor Torque (Ft. Lbs.)
GEB 20/22 AC
GEB-20/22 AC GE-752 DC Series GE-752 DC Shunt
Motor RPM
Varco Top Drives
TDS-8SA Top Drive
650 - 1000 Ton API Rated System Integrated Swivel & Counterbalance 1,210 HP AC Drilling Motor GEB-20
100,000 Ft-Lbs Torque Capacity 50 or 500 Ton API Elevator Links 15,000 Psi CWP IBOP’s Rating Pressure
© Varco International, Inc. - TDS-8SA - Version 2, October 1999. TDSA.N.
© Varco International, Inc. - TDS-8SA - Version 2, October 1999. TDSA.N.
Varco Top Drives
Hydraulically Powered D.P. Elevator Positioner 750 Ton Rated Link Adapter Upper IBOP (Remote) and Actuator Lower IBOP (Manual) Torque Arrestor Frame Torque Back-Up Clamp Assy. (Torque Wrench) 350 or 500 Ton Rated, 9 Ft (2,7 M) D.P.E. Links * Drill Pipe Elevator Link Tilt Assy. Transmission Gear Case - Ref.

顶驱

中国顶驱
1993年列入总公司重点科研计划，由勘探院年列入总公司重点科研计划，年列入总公司重点科研计划机械所、宝鸡石油机械厂和大港油田承当研究。机械所、宝鸡石油机械厂和大港油田承当研究。 1995年完成样机。1997年在塔里木年完成样机。年在塔里木60501井队年完成样机年在塔里木井队进行工业实验，适应多种复杂钻井要求，进行工业实验，适应多种复杂钻井要求，完钻井深5649m，垂深井深，垂深5369m，水平位移，水平位移550m，井，斜角70° 该井在试验阶段，起下钻约50次斜角 °。该井在试验阶段，起下钻约次，多次遇阻遇卡，多次遇阻遇卡，利用顶部驱动装置均能顺利通过。
主要技术指标：主要技术指标：名义钻井深度 6000m，最大钩载4500kN，，最大钩载，动力水龙头最大扭矩40kN.m，，动力水龙头最大扭矩转速范围0~180r/min，无级调，转速范围速，直流电机最大输出功率 940kW，倾斜背最大倾斜角，（前倾角30°，后倾角15°），前倾角 ° 后倾角 ° 回转半径1350mm，最大卸扣，回转半径扭矩80kN.m，上卸扣装置夹，扭矩钻杆范围Φ 钻杆范围Φ89~ Φ216mm（3 （ ½~8 1/2"））
顶部驱动钻井系统
完成钻柱旋转钻进、循环钻井液、接立根、完成钻柱旋转钻进、循环钻井液、接立根、上卸扣和倒划眼等多种钻井操作，如图15所示等多种钻井操作，如图 15所示。顶部驱动钻井系统主要由以所示。下三部分组成：下三部分组成： (1).导向滑车总成 (2).水龙头——钻井马达总成水龙头——钻井马达总成 (3).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。实践表明，该系统可节省钻井时间20%~25%，并可预防实践表明，该系统可节省钻井时间20% 25% 卡钻事故的发生，用于钻斜井、卡钻事故的发生，用于钻斜井、高难度定向井时经济效果尤为显著。为显著。

顶驱钻井系统全面介绍

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VARCO公司顶驱参数
17
TDS-11SA技术参数：
API提升载荷：500吨（S）整体式水龙头双交流电机：2×350马力减速箱齿轮传动比：10.5 连续工作扭矩：51.75kNm 间歇工作扭矩：67.34kNm 适用钻杆尺寸：3½ ～5in 静音斜齿轮传动
18
（2）中国的研制发展过程
10
2．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
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（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。
顶部驱动系统(TDS)
TOP DRIVE SYSTEM
1
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
2
1.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进的驱动

石油工程机装备第四章顶驱钻井系统(新版11)1

顶驱的主体。
图4-2 是Varco公司额定载荷6500kN的TDS- 3S型顶驱
大齿轮
小齿轮
主轴
水龙头达-钻井马总成。
图4-2 水龙头—钻井马达总成
整体式水龙头提环
由水龙头、马达和一级齿轮减速水龙头箱组成。（1）马达：用并励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，与普通水龙头轴承的相同。（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 大齿轮）相啮合，主轴下方接钻柱。 TDS-3S变速箱是一个单速齿轮减速装置，减速比5.331。主轴（5）主轴：即水龙头的中心管。
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 ②AC变频f顶驱
(80年代广泛用) (90年代后使用)
顶部驱动
液压顶驱
电动顶驱
直流顶驱
变频顶驱
交流感应变频顶驱
永磁变频顶驱
图4-7 马达支架和导向滑车总成
（5）钻杆上卸扣操作机械化。
（6）立根钻进，提高取岩心质量。
整体式水龙头提环
三、顶驱系统组成
组成:水龙头-钻井马达总成、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；
水龙头
平衡油缸气刹车
轴承
直流马达
AC-SCR-DC顶驱—DC电机；
AC变频顶驱—AC电机。 1.水龙头-钻井马达总成
Clamp 卡箍
Bolts 螺钉 Seal Ring Wing Nut

顶驱钻机介绍

扭矩管、平衡系统、 4、扭矩管、平衡系统、冷却系统扭矩管也称导轨，扭矩管也称导轨，为顶驱提供了上下滑动的导轨，起扶正作用，滑动的导轨，起扶正作用，便于接立柱时对扣和下套管时对套管扶正，对扣和下套管时对套管扶正，同时用来抵消钻井过程中钻具旋转的反扭矩，消钻井过程中钻具旋转的反扭矩，即将反扭矩传到井架底座上，而不传给井架。扭矩传到井架底座上，而不传给井架。平衡系统采用双液压平衡液缸，衡系统采用双液压平衡液缸，其作用类似于大钩弹簧。冷却系统由鼓风机、于大钩弹簧。冷却系统由鼓风机、交流电动机、导管组成，动机、导管组成，向钻井电动机提供冷却空气。空气。
第二节
顶驱钻机
（Top Drive Drilling System ）
一、概述顶部驱动技术是转盘钻机问世以来的几项重大变革 (液压盘式刹车、液压钻井泵、交流变频驱动等)之一。自液压盘式刹车、液压钻井泵、交流变频驱动等)之一。 1981年12月美国Varco公司研制的顶部驱动系统简称TDS TDS、 1981年12月美国Varco公司研制的顶部驱动系统 (简称TDS、月美国Varco 顶驱)投人使用以来，顶驱)投人使用以来，顶驱逐渐被世界各国石油钻井界所采用。目前，浅海上钻井船或平台，几乎全部装备了顶驱，采用。目前，浅海上钻井船或平台，几乎全部装备了顶驱，陆地石油钻机也越来越多地装备了顶驱，继美国Varco公陆地石油钻机也越来越多地装备了顶驱，继美国Varco公 Varco 司之后，挪威的Maritime Hydraulics公司法国的ACB 公司、 ACB司之后，挪威的Maritime Hydraulics公司、法国的ACBBretbr公司和TRITEN公司、美国的National-Oilwell公司、 Bretbr公司和TRITEN公司、美国的National-Oilwell公司、公司和TRITEN公司 National 公司加拿大的CANRIG公司和Tesco公司等都研制和使用顶驱。加拿大的CANRIG公司和Tesco公司等都研制和使用顶驱。 CANRIG公司和Tesco公司等都研制和使用顶驱

顶驱

2. 3 顶部驱动钻井系统顶部驱动钻井系统是取代转盘钻进的新型石油钻井系统，英文缩写为TDS(Top Driv-edrilingSystem)。

顶驱钻井系统自20世纪80年代问世以来发展迅速，尤其在深井钻机和海洋钻机中获得了广泛应用。

顶驱钻井系统现在已发展到最先进的一体化顶部驱动钻井系统，该系统显著提高了钻井作业的能力和效率，并已成为钻井行业的标准产品。

通常，人们把配备了顶驱钻井系统的钻机称为顶驱钻机，考虑到顶驱钻井系统的主要功用是钻井水龙头和钻井马达功用的组合，故将其列为钻机的旋转系统设备。

2. 3. 1 顶驱钻井系统的特点顶驱钻井系统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。

常规水龙头与钻井马达相结合，并配备一种结构新颖的钻杆上卸扣装置，从井架空间上部直接旋转钻柱，并沿井架内专用导轨向下送进，可完成旋转钻进、倒划眼、循环钻井液、接钻杆(单根、立根)、下套管和上卸管柱丝扣等各种钻井操作。

与转盘—方钻杆旋转钻井法相比较，顶驱钻井系统具有以下主要特点：(1)节省接单根时间顶部驱动钻井装置不使用方钻杆，直接采用立根(28m)钻进而不受方钻杆长度限制，避免了钻进9m左右接单根的麻烦，节省了近2／3的接单根时间，从而提高了钻井效率。

(2)减少钻井事故起下钻时，顶部驱动钻井装置具有使用28m立柱倒划眼的能力，可在不增加起钻时间的前提下，顺利地循环和旋转将钻具提出井眼。

在定向钻井过程中，可以大幅度地减少起钻总时间。

使用顶部驱动钻井装置下钻时，可在数秒内接好钻柱，立刻划眼，从而减少了卡钻的危险。

系统具有遥控内部防喷器，钻进或起钻中如有井涌迹象，可在数秒内完成旋扣和紧扣，恢复循环，并安全可靠地控制钻柱内压力。

(3)提高钻定向井速度顶驱系统以28m立根钻水平井、丛式井、斜井时，不仅节省钻柱连接时间，而且减少了测量次数，容易控制井底马达的造斜方位，明显提高了钻井效率。

(4)减轻劳动强度顶驱系统配备了钻杆上卸扣装置，实现了钻杆上卸扣操作机械化，接单根时只需要打背钳，减少了接单根钻井的频繁常规操作，既节省时间，又大大减轻了操作工人的劳动强度，钻杆上卸扣装置总成上的倾斜装置可以使吊环、吊卡向下摆至鼠洞，大大降低了人身事故的发生机率。

浅谈石油机械——顶驱结构与发展

浅谈石油机械——顶驱结构与发展摘要：顶部驱动钻井装置是20世纪80年代兴起的新型钻井技术,是旋转钻井技术的一项重大突破,在国际石油工业中得到迅速发展和应用,顶驱装置的应用明显提高了钻井作业的速度和效率,已成为石油钻井先进装备的代表。

虽然国产顶驱在设计制造时都引进了国外的先进技术,但同国外的顶驱相比,国产顶驱的质量和性能等方面仍然存在着或多或少的问题。

因此,顶驱整体的设计与研究,对缩短与国外之间的技术差距、提高顶驱产品的技术含量、提升顶驱产品的品质具有重要的现实意义。

关键词：顶驱结构、发展、性能特点1顶驱装置1.1顶驱装置概述及结构顶驱的全称为顶部驱动钻井装置TDS（TOP DRIVE DRILLING SYSTEM），是美国、法国、挪威近20年来相继研制成功的一种顶部驱动钻井系统。

它可从井架上部空间直接旋转钻杆，沿专用导轨向下送进，完成钻杆旋转钻进，循环钻井液，接立柱，上卸扣和倒划眼等多种钻井操作。

该系统显著提高了钻井作业的能力和效率，并已成为石油钻井行业的标准产品。

自20世纪80年代初开始研制，现在已发展为最先进的整体顶部驱动钻井装置IDS（INTEGRATED TOP DRIVE DRILLING SYSTEM），是当前钻井设备自动化发展更新的突出阶段成果之一。

顶部驱动装置的出现，使得传统的转盘钻井法发生了变革，诞生了顶部驱动钻井方法。

顶部驱动钻井装置的旋转钻柱和接卸钻杆立根更为有效的方法。

该装置可起下28米立柱，减少了钻井时三分之二的上卸扣操作。

它可以在不影响现有设备的条件下提供比转盘更大的旋转动力，可以连续起下钻、循环、旋转和下套管，还可以使被卡钻杆倒划眼。

图1．1为我公司生产的DQ70III-A型顶驱主要部件图。

图1．1我公司生产的DQ70III-A型顶驱主要部件图1.2顶驱的特点作为当前最新的钻井方式，有许多不同于方钻杆钻井的优点。

同以前的方法相比，顶部驱动钻井装置还有一些特定优点：1．在起下钻及遇阻遇卡时，能及时旋转钻杆和循环泥浆。

第四节顶驱钻机

图6.4.5 动力及水龙头总成
2. 导轨总成作用：对游车和顶驱起导向及承受反扭矩作用。结构组成： ①导轨：装在井架内 ②导向滑车：由底座和框架组成。
导向滑车导轨
图6.4.6导轨总成
3. 管子处理装置作用：上卸钻具扣、防喷控制、移动钻柱。结构组成：由旋转头倾斜机构、内防喷器、背钳、导入环、吊卡等组成。特点：扭矩钳在液压作用下，可在任何时候、任何位置完成上卸扣作业。内防喷器控制阀在停泵情况下，可操作机械臂任意开关，这既可节约钻井液又可实施井控。图6.4.7 管子处理装置总成
第四节
顶驱钻机
一、概述
1. 什么是顶部驱动钻井装置在钻柱上端直接驱动钻柱旋转钻进、循环泥浆、接立根、上卸扣、井控等多种钻井操作的多功能钻井装备，称为顶部驱动钻井系统（Top Drive Drilling System，缩写为：TDS） ,简称顶驱。顶部驱动系统是20世纪80 年代发展起来的钻井装置，是钻机的三大技术进步之一。目前，海上钻井船或平台，全部装备了顶驱，陆地石油钻机也越来越多地装备了顶驱。继美国、挪威、法国加拿大之后我国已拥有具有自主知识产权的顶驱。
2.复杂情况时的操作比较（图6.4.8 ）采用方钻杆与转盘时，就得卸掉一到两个单根，接方钻杆划眼，每次只能划一个单根。在大位移井接单根划眼，卡钻、鳖泵的危险性较大，特别在上提遇卡和下放遇阻时，很难接方钻杆循环。使用顶驱，在任何时间、任何位置立即用在钻柱上的动力水龙头进行旋转钻具循环钻井液，大大减少了卡钻等复杂情况。在下套管遇阻时，可迅速接上大小头，边循环边旋转下放，通过遇阻井段。导轨总成起扶正作用，保证下套管作业中套管居中。顶驱内防喷阀及其执行机构，在发现井涌时可立即执行井控动作，其作用类似于方钻杆旋塞。

TDS石油钻机顶驱系统

Varco Top Drives
Year DC 1982 1 1983 13 1984 14 1985 30 1986 18 1987 29 1988 44 1989 36 1990 59 1991 51 1992 26 1993 30 1994 45 1995 46 1996 32 1997 39 1998 43 1999 8 2000 12 2001 14
GE-752 DC
Motor Torque (Ft. Lbs.)
10,000 9,000
(Intermittent Duty)
8,000
7,000
6,000 5,000 4,000 3,000
GE-752 GE-752 DC Series
2,000 1,000
Link Tilt Assy.
Tool Joint Locks - 3
Torque Back-Up Clamp Assy. (Torque Wrench)
PH-100
Drill Pipe Elevator Pipehandler
© Varco International, Inc. - TDS-8SA - Version 2, October 1999. A.N.
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Varco Top Drives
Drill Pipe Torque
100000 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 0
© Varco International, Inc. - TDS-8SA - Version 2, October 1999. A.N.

顶驱基础知识

关于顶驱，你需要知道这些…顶驱简介顶驱的全称为顶部驱动钻井装置TDS(TOP DRIVE DRILLING SYSTEM)，是美国、法国、挪威近20年来相继研制成功的一种顶部驱动钻井系统。

它可从井架上部空间直接旋转钻杆，沿专用导轨向下送进，完成钻杆旋转钻进，循环钻井液，接立柱，上卸扣和倒划眼等多种钻井操作。

该系统显著提高了钻井作业的能力和效率，并已成为石油钻井行业的标准产品，从世界钻井机械的发展趋势上看，为适应钻井自动化的进步需求，顶部驱动钻井装置。

顶驱的特点作为当前最新的钻井方式，有许多不同于方钻杆钻井的优点。

同以前的方法相比，顶部驱动钻井装置还有一些特定优点:1.节省接单根时间顶部驱动钻井装置不使用方钻杆，不受方钻杆长度限制，避免了钻进9米左右接单根的麻烦。

取而代之的是利用立柱钻进，大大节省了接单根的时间，从而节约了钻井时间。

2. 倒划眼防止卡钻顶部驱动钻井装置具有使用28米立柱倒划眼的能力，可在不增加起钻时间的前提下，顺利地循环和旋转将钻具提出井眼。

在定向钻井过程中，可以大幅度地减少起钻总时间。

3.下钻划眼顶部驱动钻井装置具有不解接方钻杆钻过砂桥和缩径点的能力。

使用顶部驱动钻井装置下钻时，可在数秒内接好钻柱，立刻划眼，从而减少卡钻的危险。

4. 人员安全顶部驱动钻井装置可减少接单根次数2/3，从而降低了事故发生率。

接单根只需要打背钳。

钻杆上卸扣装置总成上的倾斜装置可以使吊环、吊卡向下摆至鼠洞，大大减少了人员工作的危险程度。

5. 设备安全顶部驱动钻井装置采用马达旋转上扣，上扣平稳，并可从扭矩表上观察上扣扭矩，避免上扣扭矩过盈或不足。

钻井最大扭矩的设定，使钻井中出现蹩钻扭矩超过设定范围时马达会自动停止旋转，待调整钻井参数后再正常钻进，避免设备超负荷长时间运转。

►微课：详解顶驱安装全过程顶驱的组成1、综合游车VACRO 综合游动滑车组提供六个额定载荷为500T，外径为50 in的滑轮。

整个游车高。

国外先进顶驱及其未来发展

国外先进顶驱及其未来发展当今世界各国的石油开采都离不开顶驱，何为顶驱？顶驱的全称为顶部驱动钻井装置TDS，是美国、法国、挪威近20年来相继研制成功的一种顶部驱动钻井系统。

它可从井架上部空间直接旋转钻杆，沿专用导轨向下送进，完成钻杆旋转钻进，循环钻井液，接立柱，上卸扣和倒划眼等多种钻井操作。

该系统显著提高了钻井作业的能力和效率，并已成为石油钻井行业的标准产品。

自20世纪80年代初开始研制，现在已发展为最先进的整体顶部驱动钻井装置IDS，是当前钻井设备自动化发展更新的突出阶段成果之一。

目前全世界已有上千万台顶部驱动钻井装置在海上和陆地使用，充分显示了它的强大生命力。

一·顶驱的研制成功-历史性的跨越20世纪初，美国人首先应用旋转钻井法钻油井获得成功，常规钻机由转盘带动方钻杆进行钻进，较顿钻是历史的飞跃。

据统计，在美国有63%的石油井是用旋转钻井法打成功的，转盘钻井方式立下了历史性的巨大功劳。

但在延续近百年的钻盘钻井方式中，它也有两个突出的矛盾未能得到有效解决。

其一，由于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。

我国近千台钻机，每年因卡钻造成的损失难以计数。

其二，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，因而费工、效率低，劳动强度大。

而所谓的顶部驱动，则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进。

由于取消了方钻杆，无论在钻进过程中，还是起下钻过程中，钻柱可以保持旋转以及循环钻井液。

因而，由于各种原因引起的通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。

国外于1982年采用顶部驱动钻井装置第一次成功地钻了一口井斜32度、井深2981m的定向井，之后，迅速发展，不仅在海洋及深井、定向井采用，而且在2000m钻机上也开始大批应用，全世界陆续已有上千台顶部驱动钻井装置在海上和陆上使用，显示了势不可挡的强劲势头。

石油工程机装备第四章顶驱钻井系统(新版11)2

（3）新型IDS系统平衡油缸的连接方式
如TDS-3S、TDS-9S型，平衡油缸的上端与游车（当不用大钩时）连接，下端直接固定在水龙头提环上（参见图414）。
26
（4）平衡液压回路工作原理
该液压回路消耗的液压能很少，可用其它液压系统来
补油保压，不必单独加油泵。
平衡系统液压回路如图4-16所示。
上连大钩
导轨分段
连接板 TDS-11SA 安装完毕的导轨
万能平衡横梁
19
Varco顶驱标准井厂安装布置示意图
顶驱－变频房电缆长
321英尺，变频房－井
队电源电缆长100英尺
，保证变频房能够置于安
200英尺司钻房电缆
全区，且电缆沿井架固定
，无需悬空。
6x1 100‘英尺跳接电缆 646MCM
3 x 100’ 电源电缆 646MCM
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。
旋转头吊环联接器
限扭器
图4-11 吊环联结及限扭器总成 9
旋转头主轴吊环倾斜机构
扭矩扳手吊环
限扭器吊环联接器
吊环吊卡
10
（4）吊环倾斜器
图4-12、图4-8所示
图4-13 650t旋转头总成
12
国产回转头
背钳装置、内防喷器操纵机构、倾斜机构、吊环吊卡是为起下钻作业服务的，独立于主轴运动。
回转头带动上卸扣装置一起作顺时针、逆时针转动，以便适应抓取单根、接立根的方位。
时代
回转头靠液马达带动齿轮转动，由调速阀调节4～ 8r/min。
13

顶驱结构及原理

顶驱结构及原理
顶驱结构
c.保护、转换及隔离接头。 3、安全阀驱动器 4、扭矩钳 5、倾斜吊环装置管子处理装置向IDS钻井系统提供了两项基本功能; 1)起下93英尺长的钻杆立柱。 2)为在井架任何高度上连接和断开钻柱提供了高达 60000ft-lbs 的扭矩管子处理装置能配成与各种钻杆接头连接。它包括一整体吊卡和VACRO专用扭矩钳，还包括一安全阀遥控器和倾斜吊环驱动器。不使用时，保持静止钻柱可以自由通过。起下钻和进行井下作业时，管子处理装置能自由旋转360度，模拟标准大钩的作用。
顶驱结构及原理
顶驱结构
6、有延伸入口的现场谷风机冷却系统。
该系统向钻井电动机提供现场冷却空气。该系统由带有导管的标准型局部鼓风机和一根向马达方向的延伸的软管组成，鼓风机上的导管能将进口安装在大钩和游动滑车上。 C.PH-60型管子处理装置管子处理装置包括 1、整体吊卡 2、安全阀（IBOPS) a.上IBOP安全阀 b.下IBOP安全阀
顶驱结构及原理
顶驱结构
3、整体水笼头总成
IDS水笼头作用归并到钻井装置，水龙头主止推轴承位于行星行星齿轮下面的变速器中。水笼头中心管是一带法兰的锻件，法兰位于主止推轴承的上方，以承受钻杆载荷。水笼头密封装置安装在钻井电动机上端，由标准冲管、成套盘根装置及由壬螺母构成。因此可以作为一个装置进行移动。标准冲管与轴衬连接，轴衬穿过电动机轴、传动装置到达外部的水笼头中心管。 4、平衡系统当钻井装置进行连接时，平衡装置可抵消IDS的重量，并为其提供软着陆。液压缸总成把电动机壳与游动滑车连接在一起。用IDS连接或卸开钻柱时，平衡系统避免了对管柱连接螺纹的损坏，它提供的8-inch缓冲行程与大钩提供的缓冲相似。
顶驱结构及原理

NOV TDS-11SA顶部驱动培训

第四节液压控制系统
TDS-11SA 顶驱的液压系统是一个自备循环的系统。一个 10马力， 1800 转的交流电机驱动两个液压泵为液压系统供能。其中一个定量泵驱动润滑油系统马达，一个变量泵为交流钻井电机制动、旋转头、遥控防喷器、吊环倾斜装置和平衡系统提供液压动力。
第五节平衡系统
平衡系统总成是顶部驱动钻井装置极具特色的设备之一。它的主要作用是防止上卸接头扣时螺纹的损坏，其次是在卸扣时可以帮助公扣接头从母扣接头中弹出。 TDS-11SA和IDS-1顶驱的平衡系统包括两个相同的液缸，上端与整体式水龙头的提环相连接，下端或者与大钩耳环连接，或者直接连接到游车上。
第一章概述
第一节顶部驱动装置简介
一、什么是顶部驱动装置顶部驱动装置是美国、法国、挪威近20 年来相继研制成功、正在推广应用的一种顶部驱动钻井系统。延续近百年的转盘钻井方式，为世界的石油立下了历史性的巨大功劳，但也有两个突出的矛盾未能得到有效的解决。其一，由于起下钻不能及时实现循环和旋转功能，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程技术的问题，我国近千台钻机，每年因卡钻造成的损失数以万计。其二，由于常规钻机在钻进中依靠转盘带动方钻杆旋转送进，方钻杆的长度限制了钻进深度，故每次只能接单根，因而费工费时效率低，劳动强度大。而所谓的顶部驱动，则是把钻井动力部分由下边的转盘移动到钻机上部的水龙头处。它可从井架空间上部直接旋转钻柱，驱动钻具旋转，并沿着井架内专用的导轨向下送进，完成钻柱旋转钻进，循环钻井液，接立根，上卸扣和倒划眼等多种钻井工艺操作。由于取消了方钻杆，无论是在钻进过程中，还是在起下钻过程中，钻柱可以保持钻井液循环。因而，由于各种原因引起的遇卡遇阻事故可以得到及时有效的控制和处理。同时，可以进行立根钻进，大大提高了纯钻进时间，钻井实验表明：这种系统可节省钻井时间20%-25%。随着顶部驱动钻井装置在世界范围内钻机上的大批应用，生产顶部驱动钻井装置的厂家也由当初的美国、挪威扩展到法国、加拿大等4个国家的7家公司。之后，中国、英国也加入到顶部驱动装置的生产行列。总之，顶部驱动钻井系统是当今石油钻井自动化中的前沿技术与装备，用于钻斜井、钻高难度的定向井时效果尤为显著。

TDS石油钻机顶驱系统

顶驱解体图

顶驱钻机介绍应用材料

TDS石油钻机顶驱系统

顶驱

顶驱钻井系统全面介绍

石油工程机装备 第四章 顶驱钻井系统(新版11)1

顶驱钻机介绍

顶驱

浅谈石油机械——顶驱结构与发展

第四节 顶驱钻机

TDS石油钻机顶驱系统

顶驱基础知识

国外先进顶驱及其未来发展

石油工程机装备第四章顶驱钻井系统(新版11)2

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第四节顶驱钻机