顶部驱动钻井系统1
顶部驱动钻井系统(1)
顶驱下钻时，可在数秒内接好钻柱，立刻划眼，从而减少 卡钻的危险。
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13
（三）顶驱的优点
4． 人员安全
顶驱可减少接单根次数2/3，从而降低了事故发生率。 接单根只需要打背钳。倾斜装置可以使吊环、吊卡向
前摆至鼠洞和猴台，大大减少了人员工作的危险程度，
用游车提起顶驱，把固定顶驱的. 第5节导轨与第4节导轨连接40
（一）顶驱的安装
连 接
4 、
5 节 导 轨
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41
（一）顶驱的安装
4、5节导轨.连接完毕
42
（一）顶驱的安装
安装完导 轨和顶驱主 机，然后将 变频房就位， 再安装电缆。
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43
（一）顶驱的拆卸
顶驱的拆卸，与安装的程序基本 相反。但应注意以下几点： 1.拆掉吊环后，顶驱主机要摆正位； 2.拆掉水龙带后，要释放中心管内的 泥浆； 3.及时断电。
A．润滑时间表
描述
润滑交流电机 润滑风机电机 润滑液压泵电机
润滑点数
4 4 2
冲数
5冲 3冲 3冲
频 率 油料品种
每3个月一次 每3个月一次 每3个月一次
电机黄油 电机黄油 电机黄油
B．推荐电机黄油：
CHEVRON公司生产的BLACK PEARL EP2（不允许替代）。
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48
（二）顶驱的维护保养
顶驱的润滑和保养
可能需要更频繁的润滑；耐磨补心，捆绑件，易生锈处以及异常工 况需要更频繁的润滑；请留意不可过度润滑部件。
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50
三、顶驱的操作
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51
(一) VARCO司钻控制台的操作说明
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石油钻井顶驱简介及配件清单
石油钻井顶驱简介及配件清单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%。
参见图1。
该图表明顶部驱动钻井装置主要有三个部分组成：导轨滑动架总成、水龙头-钻井电机总成和钻杆上卸扣装置总成。
图1 顶部驱动钻井装置系统图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。
该设备主要包括以下零部件：东营博锐林特商贸有限公司。
顶部驱动钻井系统使用手册
第十四章顶部驱动钻井系统第一节顶部驱动钻井装置基本结构和技术参数一、TDS-11SA顶部驱动钻井系统一）、基本结构TDS-11SA顶部驱动钻井装置主要包括下列主要总成及部件。
①水龙头—钻井电机总成；②电机冷却系统；③滑动架和导轨；④管子处理器⑤液压控制系统；⑥平衡系统；⑦动力系统和控制系统。
1、水龙头－交流钻井电机总成水龙头--钻井电机总成是顶部驱动装置的主体部件，主要由以下部件组成：①钻井电机和制动器②齿轮传动箱（变速箱）③整体式水龙头1）、钻井电机和制动器TDS-11SA有两台400马力的交流钻井电机，对称垂直安装在箱体上的两边，为TDS-11SA提供动力。
每一个电机有一个双端输出轴，输出轴下端安装驱动小齿轮，输出轴上端安装盘式刹车轮毂。
交流钻井电机是开放式结构，意为着冷却风可以通过电机内部。
它是专门为顶部驱动所设计的，电机内部有温度传感器、风道、轴承和安装斜齿轮和刹车轮毂的锥度输出轴。
每个电机顶部安装有一个液压盘式刹车，通过盘式刹车外盖可以很容易检查和维护盘刹。
在定向作业中，盘式刹车还可以辅助钻柱定向。
制动器由司钻控制台遥控控制。
2）、传动箱和水龙头总成齿轮传动箱总成把由交流电机产生的动能传递到钻杆。
传动箱和水龙头总成内部是一个单级双减速齿轮系统，从电机到主轴的减速比为10.5:1。
传动箱和水龙头总成的箱体为传动齿轮和轴承提供了一个密封的润滑油池。
轴承和齿轮由一个安装在箱体上的油泵强制润滑。
一个低速液压马达驱动油泵，过滤后的润滑油通过主支撑轴承、扶正轴承、小齿轮和复合齿轮轴承及齿轮的齿面连续循环。
油热交换是空冷式，传动箱上安装有油位指示器可监视油面高度。
不锈钢制成的提环固定安装在钻机大钩上。
提环与箱体之间的装配由铜套接合，可以使用黄油润滑。
3）、整体式水龙头总成整体式水龙头的功能是整个钻井装置功能的集合。
水龙头主止推轴承位于大齿圈上方的变速箱内部，上部台阶做于主止推轴承上以支撑钻柱负荷。
主轴和鹅颈管之间有一个标准冲管盘根总成，这样就可以使钻柱旋转。
顶驱装配知识1
DQ450DBZ刹车系统
DQ450DBZ顶驱刹车的作用：
1、承受井底钻具的 反扭矩； 2、当井 下遇卡时，如果电 机停止转动，钻具 将迅速反弹，此时 需要将刹车刹住， 防止钻具倒转脱扣； 3、当电机飞车时起 制动作用； 4、释 放井底钻柱反扭矩。
DQ450DBZ冲管总成
冲管安装示意图
DQ450DBZ平衡系统
DQ450DBZ顶驱平衡系统主 要由两根平衡油缸通过梨形 环来与大钩连接完成平衡系 统工作，平衡油缸下端单耳 板与提环相连，上端双耳板 通过梨形环与大钩吊耳相连。 它的主要作用是防止上卸扣 时螺纹的损坏，从而增加主 轴保护接头和钻具的使用寿 命，降低损耗和钻井成本。 其次是在卸扣末了时帮助公 扣接头从母扣接头中弹出， 不需要像传统钻机通过司钻 控制上提大钩才能实现。这 依赖于它为顶部驱动装置提 供一个类似大钩的 100mm 减 震冲程。因为即使安装了大 钩，它的弹簧也将由于顶部 驱动钻井装置的重量而拉长， 起不了缓冲作用。
16、内防喷器功能。起钻时如果有井喷的迹象即可由 司钻遥控钻杆上卸扣装置，迅速实现水龙头与钻杆的连 接，循环钻井液，避免事故的发生。
17、其他优点：采用交流电机驱动，减低维修保养费 用；特别适用于定向井和水平井，因为立根钻进能使 钻杆尽快的通过水平井段的一些横向截面。
3、顶部驱动钻井装置的结构： 顶部驱动钻井装置主要有以下部件和附件组成: 1、水龙头（关键部件）；
导轨滑车连接图
5 电气传动与控制系统 DQ450DBZ电气传动与控 制系统主要包括顶驱电控房、 司钻控制箱、外部电缆。 6 液压传动与控制系统 根据该系统在顶驱上实现的 功能不同可将其分为八个部 分，分别为液压站、平衡系 统、刹车系统、防喷器、背 钳、锁销、旋转动力头和吊 环倾斜系统。
钻井顶驱介绍
钻井顶驱介绍顶部驱动钻井装置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。
该方法在1000多台海洋钻机和特殊陆地钻机上的成功使用，得到了使用者和市场的认同。
它的重要意义是促进了海上和陆地钻井技术自动化的进步；其另一个意义则在于：顶部驱动钻井使用自动化接单根起下钻设备，从而不必要再试制和研究始于20世纪60年代的方钻杆接单根方法。
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28M立柱，减少了钻井时三分之一的上卸扣操作。
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。
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。
顶驱装配知识1
5、人员安全。顶部驱动钻井装置，是钻井机械操作自 动化的标志性产品，终于将钻井工人从繁重的体力劳动中 解救出来。接单根的次数减少了2/3，并且由于其自动化 的程度高，从而大大减少了作业者工作的危险程度，进而 大大降低了事故的发生率。
6、井下安全。在起下钻遇阻、遇卡时， 管子处理装置可以在任何位置相连，开泵 循环，进行立根划眼作业。
目录
1
顶驱简介
2
顶驱装配
3
顶驱安装
4
顶驱的维护与保养
1、什么是顶部驱动钻井系统？
所谓的顶驱，就是可以直接从井 架空间上部直接旋转钻柱，并沿井 架内专用导轨向下送进，完成钻柱 旋转钻进，循环钻井液、接单根、 上卸扣和倒划眼等多种钻井操作的 钻井机械设备。
吊环倾 斜机构
橡胶垫 或木垫
液压站
提环
16、内防喷器功能。起钻时如果有井喷的迹象即可由 司钻遥控钻杆上卸扣装置，迅速实现水龙头与钻杆的连 接，循环钻井液，避免事故的发生。
17、其他优点：采用交流电机驱动，减低维修保养费 用；特别适用于定向井和水平井，因为立根钻进能使 钻杆尽快的通过水平井段的一些横向截面。
3、顶部驱动钻井装置的结构： 顶部驱动钻井装置主要有以下部件和附件组成: 1、水龙头（关键部件）；
装配工艺培训
四川工艺研究所 刘 宾 2014年6月
前言
顶部驱动钻井装置是当今石油钻井的前沿技术与装备， 是近代钻井装备的三大技术成果（交直流变频电驱系统 和井下工具）之一。 顶部驱动钻井系统是20世纪末期，美国、法国、挪威 等国家研制应用的一种新型的钻井系统。现在已成为石 油钻井行业的标准产品。它适用性极广，从2000米到 9000米的井深都可以使用顶部驱动钻井系统；从世界钻 井机械的发展趋势上看，它符合21世纪钻井自动化的历 史潮流。现在，我国赴国外打井的队伍，如果没有安装 该系统将不允许在投标竞争中中标，由此可见，顶部驱 动钻井系统已经到了非用不可的地步。
顶驱钻井系统全面介绍PPT课件ppt课件
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30
（2）整体式水龙头装置
主轴和鹅颈管之间装有一标准冲 管盘根总成，这样就可以使钻柱 旋转。冲管盘根总成由电机罩体 支撑并同齿箱相连，以增加水平 支撑。
锻制合金钢水龙头提环采用销 钉固定在主体上，并与标准钻井 大钩相联。可以使用加长的水龙 头提环，以便在鹅颈管和大钩之 间留出足够空间，方便操作人员 加装电测盘根装置。
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7
顶驱与转盘钻井的比较
泥浆
方钻杆
打 钻
转盘
起 钻
泥浆 钻杆
钻头
遇卡
1 转盘钻井方式
.
2 顶 驱 钻 井 方 式
8
TDS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-DC AC变频
◊ 使用两台300马力交流电机（总计700马力）和10.5：1齿轮传动 比可在0到114转/分钟钻柱转速范围内提供32500英尺•磅钮矩；保 持700马力输出功率，可在228转/分钟最大钻杆转速下产生15100 英尺•磅钮矩。
变速箱总成
双级减速的单速斜齿齿轮传动可以提供由 电机到主驱动轴的10.5：1传动比。本体和 齿轮箱盖体将传动齿轮、主止推轴承和径 向轴承罩在其中。齿轮箱盖体盖住上调节 轴承并支撑交流电机和电机罩。大齿轮联 接在主驱动轴的承载台肩上通过与主体和 盖体一体的加压系统给齿轮和轴承提供润 滑。本体和传动装置部分形成一个密闭的 润滑油室，润滑齿轮和轴承。油泵装在传 动箱内，由液压泵驱动向齿轮供给润滑油。
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225 r/min的最高工作转速。该顶部驱动钻井 装置由2台交流变频电机驱动 。
顶驱钻井系统全面介绍
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
11
（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
顶部驱动钻井系统
5.3.3.3 直驱顶驱的动力设备可置于承载箱体的上部（如图 2 所示）或下部。
5.3.4 刹车装置
5.3.4.1 机械刹车装置应能起制动作用，可承受反扭矩，一般作用于主电动机的非驱动端， 刹车装置包括能耗制动和盘刹制动两种形式。
a)盘刹制动是一种机械制动方法，装在电机主轴的轴伸端，刹车盘施以夹紧力，达到制 动目的。
3.00－[0.75（Pmax－1 350）/ 3 150] 2.25
5.2.4 剪切强度
按照 GB/T 19190 相关规定，在涉及剪力的设计计算中，剪切屈服强度与抗拉屈服强度 之比应为 0.58。
5.3 动力水龙头设计要求
5.3.1 概述
动力水龙头在钻井作业时应能为钻柱旋转钻进和旋紧或松开钻柱螺纹提供旋转动力，其 上部与提升系统的游车或大钩连接，下部与管子处理装置相连，是钻井动力的来源。同时应 承受起下钻载荷、钻井载荷以及钻井扭矩。主要包括提环、动力设备（电动机或液压马达）、 鹅颈管、冲管总成、箱体、提环销和主轴等零部件，减速驱动顶驱动力水龙头结构形式见图 1，图 2 所示为直驱顶驱动力水龙头的一种结构形式。
背钳
图 3 管子处理装置结构示例
5.4.2 旋转头 5.4.2.1 旋转头两侧应有吊耳用于连接吊环及吊卡，可独立于主轴运动。应具备使吊环、吊 卡绕主轴正反 360°自由旋转（或只旋转一定的角度），配合吊环倾斜机构去小鼠洞抓取单 根或对准二层台的立柱，或将吊环及吊卡转至某一位置，不影响顶驱本体钻进等功能。 5.4.2.2 旋转头旋转速度应无级可调。旋转头内部宜预留至少 3 路旋转液压油路，用于液压 吊卡的配套。 5.4.2.3 在承受额定载荷的情况下，旋转头应能自由旋转，此时倾斜机构处于浮动状态。 5.4.3 吊环倾斜机构 5.4.3.1 吊环倾斜机构在倾斜油缸的作用下应能实现吊环的前倾、后倾，并具有浮动功能。 5.4.3.2 前倾可伸向小鼠洞或二层台抓放钻柱，最大后倾时应能使吊卡抬离钻台面保证顶驱正 常钻进。 5.4.4 内防喷器及控制装置 5.5.4.1 顶驱应安装两个内防喷器，上部为遥控操作内防喷器，与主轴下端相连，可对其进 行远程开关控制；下部为手动操作内防喷器，与保护接头相连，通过人工手动操作开关。关 闭内防喷器应能阻断钻柱内部通道。 5.5.4.2 在空载条件下，内防喷器的开启、关闭扭矩应在 10~30 kN·m 之间；在 35MPa 压力 下，内防喷器的开启、关闭扭矩应小于 200 kN·m。遥控操作内防喷器的关闭，应在按下操 作按钮后 5 s 内完成动作。内防喷器的规格参数见表 3。
顶部驱动钻井装置简介
顶部驱动钻井装置简介目录•顶部驱动钻井装置概述•顶部驱动钻井装置结构组成•顶部驱动钻井装置工作原理与性能特点•顶部驱动钻井装置安装与调试•顶部驱动钻井装置操作与维护保养•顶部驱动钻井装置在石油工程中的应用实例01顶部驱动钻井装置概述定义与基本原理定义顶部驱动钻井装置，简称顶驱，是一种直接安装在钻柱顶端，能够旋转钻柱并施加扭矩的钻井设备。
基本原理通过电动机或液压马达驱动齿轮减速机构，将扭矩传递给钻柱，同时通过控制系统实现钻柱的旋转、提升、加压等操作。
发展历程及现状发展历程顶驱技术起源于20世纪60年代，经历了从机械式到电动式、从单一功能到多功能的发展历程。
随着技术的不断进步，顶驱已经成为现代钻井技术的重要组成部分。
现状目前，顶驱技术已经广泛应用于石油、天然气、地热等领域的钻井作业中。
随着非常规油气资源的开发，顶驱技术也在不断发展和创新，以适应更复杂、更恶劣的钻井环境。
应用领域与市场需求应用领域顶驱主要应用于石油、天然气、地热等领域的钻井作业中。
它可以提高钻井效率、降低钻井成本、减少井下事故等。
市场需求随着全球能源需求的不断增长和非常规油气资源的开发，顶驱市场需求将持续增长。
同时，随着环保要求的提高和技术的进步，市场对顶驱的性能、可靠性、安全性等方面也提出了更高的要求。
02顶部驱动钻井装置结构组成提供驱动力，驱动传动系统工作。
柴油机或电动机液压泵站冷却系统为控制系统和辅助系统提供液压动力。
对动力系统进行冷却，确保其在高温环境下正常工作。
030201将动力系统的输出转速和扭矩调整到适合钻井作业的范围。
变速箱实现传动系统与动力系统的连接与断开，方便操作和维护。
离合器将动力传递给钻井装置的其他部分，如转盘、绞车等。
传动轴主控制器对整个顶部驱动钻井装置进行集中控制，实现自动化操作。
传感器监测钻井装置的工作状态，如转速、扭矩、温度等，并将数据传输给主控制器。
执行器根据主控制器的指令，控制传动系统、辅助系统等的工作。
《顶驱钻井系统》课件
市场拓展计划
拓展目标：扩大顶驱钻 井系统市场份额，提高 市场占有率
拓展策略：加强技术研 发，提高产品性能和质 量；加强市场营销，提 高品牌知名度和美誉度
拓展重点：加强与国内 外石油公司的合作，开 拓海外市场；加强与科 研院所的合作，推动技 术进步
拓展保障：加强人才培 养和引进，提高团队素 质和创新能力；加强资 金投入，保障研发和市 场营销的顺利进行
井效率
应用范围：适 用于不同井深、 不同地层条件
的钻井作业
钻柱加压系统工作原理
钻柱加压系统组成：包括钻柱、加压装置、动力系统等 工作原理：通过加压装置对钻柱施加压力，使钻头能够破碎岩石并实现钻进 动力系统：为加压装置提供动力，确保其正常工作 特点：能够实现连续钻进，提高钻井效率和质量
控制系统工作原理
《顶驱钻井系统》PPT课件
汇报人：PPT
单击输入目录标题 顶驱钻井系统概述 顶驱钻井系统组成 顶驱钻井系统工作原理 顶驱钻井系统特点与优势
顶驱钻井系统应用领域与案例分析
添加章节标题
顶驱钻井系统概述
定义与作用
顶驱钻井系统的 定义
顶驱钻井系统的 作用
顶驱钻井系统的 组成
顶驱钻井系统的 特点
发展历程与现状
控制系统组成： 包括主控系统、 监控系统、动
力系统等
控制方式：手 动控制、半自 动控制和全自
动控制
控制功能：控 制钻机的起下 钻、旋转、循
环等动作
控制系统特点： 自动化程度高， 操作简便，安
全可靠
顶驱钻井系统工作原理
顶部驱动装置工作原理
顶部驱动装置 组成：马达、 减速箱、轴承、
密封件等
工作原理：马 达驱动减速箱， 减速箱驱动钻 杆旋转，实现
顶部驱动钻井系统系列技术资料汇编 顶驱钻井
顶部驱动钻井系统系列之一顶部驱动钻井系统是取代转盘钻进的新型石油钻井系统。
英文简写为TDS（TOP DRIVEDRILLING SYSTEM），该产品20世纪80年代初开始研制，现在已发展到最先进的一体化顶部驱动钻井系统，英文简写为IDS（INTEGRATED DRIVE DRILLING SYSTEM）。
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。
顶部驱动钻井系统部件包括：水龙头一钻井马达总成；马达支架／导向滑车总成；钻杆上卸扣装置总成；平衡系统；冷却系统；顶驱控制系统及其它辅助设备。
与常规旋转钻井方式不同，采用顶驱系统钻进一次可接入和钻进约28m长的一个立根，上卸扣时间减少了2／3；在起钻遇阻遇卡时可以迅速接上钻具，一边旋转一边循环，进行倒划眼，可以大大减少卡钻事故。
（一）顶部驱动钻井系统发展趋势从20世纪80年代初第一台顶驱系统问世到现在，它一直是当今石油钻井的重大前沿技术与装备，已经成了深井、复杂井施工的必选装备之一，全世界已有上千台顶驱系统用于海洋、陆地深井和定向井。
在海外钻井工程的投标中，是否配备顶驱系统成了能否中标的重要条件。
目前，顶驱系统（TDS）开始从海洋石油钻机向陆地钻机发展；从直流电动机驱动为主向静液传动和交流变频电动机驱动方向发展；向简单化、轻便化方向发展，质量减轻，尺寸减小，满足修井机和轻型钻机的要求。
此外，不少厂家在不断提高顶部驱动系统功率、扩大AC 变频电驱动顶驱规格范围。
（二）国外顶部驱动钻井系统发展现状自1981年12月美国Varco–BJ公司研制的顶部驱动系统投入使用以来，挪威的Maritime Hydraulics公司、法国的ACB–Bretfor公司和TRITENN公司、美国的National Oilwell公司、加拿大的CANRIG公司和Tesco公司等都研制和使用顶驱。
其中Varco公司和National Oilwell公司已经基本上形成了AC变频电驱动顶驱系列。
顶部驱动钻井系统
三、顶驱装置主体结构
3、钻井液循环通道
鹅颈管总成
冲管总成 内防喷器 保护接头 放松装置
三、顶驱装置主体结构
3、钻井液循环通道
鹅颈管总成
冲管总成 内防喷器 保护接头 放松装置
三、顶驱装置主体结构
3、钻井液循环通道
鹅颈管总成
冲管总成 内防喷器 保护接头 放松装置
三、顶驱装置主体结构
1、动力水龙头
提环总成
平衡系统 电机总成 减速箱总成
三、顶驱装置主体结构
1、动力水龙头
提环总成
平衡系统 电机总成 减速箱总成
三、顶驱装置主体结构
1、动力水龙头
提环总成
平衡系统 电机总成 减速箱总成
三、顶驱装置主体结构
1、动力水龙头
提环总成
平衡系统 电机总成 减速箱总成
水龙头独立结构 （液压）
2、Varco公司电驱动顶驱
一体化水龙头顶驱
电机冷却系统 平衡系统
提环
交流钻井电机 (2)
鹅颈管
2、Varco公司顶驱
齿轮箱
冲管总成 旋转头
分段式导轨
PH-50 管子处理器
冷却电机 (2) 风道 (2) 盘刹 (2) 400 hp交流电机(2)
提环
鹅颈管 支架
冲管总成 10.5 : 1传速比
●上位机实时监控，具有互 锁、自诊断、自保护功能 ●主体提升系统采用双负荷 通道 ●采用内套插入式结构
三、顶驱装置主体结构
1、动力水龙头
提环总成 平衡系统 电机总成
减速箱总成
三、顶驱装置主体结构
1、动力水龙头
提环总成
平衡系统 电机总成 减速箱总成
三、顶驱装置主体结构
顶部驱动钻井系统
2、导向滑车总成 具体有：导轨（立于井架内， 具体有：导轨（立于井架内，有 单轨和双轨两种）、滑车框架（ ）、滑车框架 单轨和双轨两种）、滑车框架（固定在 顶部驱动装置壳体上）、导向轮（ ）、导向轮 顶部驱动装置壳体上）、导向轮（装在 滑车框架上，可沿导轨滚动）。 滑车框架上，可沿导轨滚动）。 作用： 作用：引导顶部驱动装置上下运 承受钻井过程中的反向力矩。 动；承受钻井过程中的反向力矩。 3、钻杆上卸扣装置（Pipehander） 钻杆上卸扣装置（Pipehander） 具体有：吊卡、吊环、 具体有：吊卡、吊环、吊环连接 吊环倾斜器、液压扭矩钳。 器、吊环倾斜器、液压扭矩钳。 作用：通过吊卡、吊环、起吊钻 作用：通过吊卡、吊环、 通过液压扭矩钳上 卸扣（ 具；通过液压扭矩钳上、卸扣（将钻具 与顶部驱动装置的主轴连接或卸开）。 与顶部驱动装置的主轴连接或卸开）。
导向滑车总成
二、全液压驱动的顶部驱动钻井系统
公司的产品。 这里介绍挪威 Maritime Hydraulics 公司的产品。 1、系统组成 PTD轻便式顶部驱动钻井系统主要由以下几大部分组成： PTD轻便式顶部驱动钻井系统主要由以下几大部分组成： 轻便式顶部驱动钻井系统主要由以下几大部分组成 1）水龙头（借用钻机原配的常规水龙头）； 水龙头（借用钻机原配的常规水龙头）； 2）液控钻具防喷器——由钻具防喷器、液压缸组成； 液控钻具防喷器 由钻具防喷器、液压缸组成； 由钻具防喷器 3）钻井马达总成 4）钻杆上卸扣装置 5）液压动力系统
2、安装布置 、
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3、顶部驱动装置总成 、 要点： 要点：
1、水龙头中心管经锥 管螺纹与主轴连接。 管螺纹与主轴连接。 2、主轴与从动大齿轮 固连。 固连。 3、两个液压马达的输 出轴通过花键与主动小齿 出轴通过花键与主动小齿 轮轴固连。 轮轴固连。 4、钻杆上卸扣装置悬 钻杆上卸扣装置悬 挂在主轴下台肩上。 挂在主轴下台肩上。 5、导向滑车通过四个 、导向滑车通过四个 铰链与减速箱壳体固连； 铰链与减速箱壳体固连； 液压顶部驱动装置结构原理图