钻井顶驱介绍
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。
第四章顶驱钻井系统
成卸扣操作。
S
（扭矩扳手上卸扣期间，
上升扭矩管使母花键同上部
公花键相啃合，为液缸提供
反扭矩。）
转动保护接头及主轴松扣
，然后启动钻井马达旋扣。
（扭矩液缸84kN-m；可旋转
25°。）结合图4-10分析。
图4-9 扭矩扳手总成
（2）内防喷器及启动器
内 防 喷 器 （ 图 4-10 ） 是 球
型安全阀，防止泥浆溢流。
第四章 顶驱钻井系统
一、概述
（机自02,2005.11.8）
顶驱钻井系统（Top Drive Drilling System）
简称顶驱系统（Top Drive System-TDS）。
1. 什么是顶部驱动钻井装置
顶驱：从井架空间上部直接旋转钻柱，沿井架内导轨 向下送进，完成钻进，循环钻井液，接立根，上卸扣等 多种钻井操作，参见图4-1。
★钻柱和顶驱的重量大 于油缸向上的拉力，油 缸被拉下来，缸内排液 ，油液返回蓄能器。
四、国产顶驱（DQ）
第一台国产顶驱DQ-60D，由勘探院机械所和宝
石厂合研， 97年2月部级鉴定，中国成为第五位顶
驱的生产国家。
1．DQ-60D顶驱 （结构如图3-21所示）
n
主要特点：采用AC-SCR-DC驱动，PLC监测控
由三大部分组成：
水龙头一马达总成、导向滑车总成、 钻杆上卸扣总成。
图4-1 顶部驱动钻井系统
2.思路: 转盘＋水龙头—→动力水龙头 3.顶驱系统是四大新技术之一（顶驱、盘式刹车、液压钻井泵 和AC变频驱动） 4. 顶驱发展 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 (80年代广泛用) ②AC变频f顶驱 80年代中，挪威将AC-SCR-DC改成AC变频顶驱。 之后，美国（Varco公司）、挪威（MH公司）、加拿大（Tesco 公司和CANRIG公司）等研制了AC变频顶驱。 90年代，AC变频顶驱占了主导地位。
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。
顶部驱动装置的简介
渤 海 钻 探 工 程 公 司
顶部驱动装 置的简介
渤 海 钻 探 工 程 公 司 渤钻第三钻井工程分公司 什么是顶部驱动钻井装置？ 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。
渤 海 钻 探 工 程 公 司
渤钻第三钻井工程分公司
DQ
70
BS
顶部驱动钻井装置（DingQu）
名义钻深（7000m/4500kN) （5000m/3150kN）
驱动方式： B： 交流变频驱动 BS：交流变频驱动、双电机 Y： 液压驱动
H/C
渤 海 钻 探 工 程 公 司 渤钻第三钻井工程分公司 顶驱的组成 主要有三个部分组成：导向滑车总成、水龙头-钻井马达总成和钻杆上卸扣装置总成。
渤 海 钻 探 工 程
中国顶驱
我国从20世纪80年代末开始跟踪这一世界先进技术，1993年列入原中国石油天然气总公司重点科研计划，由石油勘探开发科学研究院北京石油机械研究所、宝鸡石油机械厂及大港石油管理局等单位联合承担试制开发任务。 1995年完成样机，1997年4月样机安装在塔里木60501钻井队钻机上进行工业试验，完钻井深5649m，垂深5369 m，水平位移550 m，井斜角 70度 ，DQ-60D型顶驱研制成功，标志着我国成为世界上第五个可以制造顶部驱动钻井装置的国家 。
渤钻第三钻井工程分公司
渤 海 钻 探 工 程 公 司
谢谢
渤 海 钻 探 工 程 公 司
渤钻第三钻井工程分公司
液压阀组
风冷装置
主电机
减速箱
刹车机构总成
散热器
提环
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
34
ＶＡＲＣＯ电驱动顶驱特性
可采用三相600伏的交流电机来驱动，输入频率0-80赫兹。每台电 机需要1100立方英尺/分钟的冷却空气。
◊ 使用两台400马力交流电机（总计800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37500英尺•磅钮矩；保 持800马力输出功率，可在228转/分钟最大钻杆转速下产生18250 英尺•磅钮矩。
32
VARCO电机结构
VARCO电机结构
33
交流电机及特性
顶驱一般使用一台或两台800马力或400×2马力交流 电机，它们安装在齿轮箱顶部，可保证井中心线与导 轨之间的距离最短。
钻井电机具有下列优点： ☆ 可靠性高； ☆ 维护少； ☆ 无污染； ☆ 作业范围大； ☆ 满钮矩负荷时可以长时间处于静止状态； ☆ 能过载150%，时间可长达1分钟； ☆ 无电火花。
该总成由系列部件组成： 变速箱和中心管部分； 整体式水龙头总成； 钻井电机和制动器
28
（1） 变速箱和 中心管总成
该装置包括： 罩体； 本体和传动箱； 电机小齿轮（34齿）； 复式齿轮（63×18齿）； 大齿轮（102齿）； 主驱动轴； 整体式水龙头总成； 润滑系统。
Hale Waihona Puke 29变速箱总成1988年研制开发了具有新标准的2速（高速比7.95：1， 低速比5.08：1）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。
顶驱钻井系统
顶部驱动钻井系统1.顶部驱动钻井系统概述；1.1.顶部驱动钻井系统简介（图1）；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钻头增压系统）之一。
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。
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。
1.吊卡;2.吊环;3.转拒板手;4.花健上防喷阀;5.防喷阀启动器; 6.吊环倾料器; 7.吊环联接器; 8.限扭器; 9.旋转头; 10.钻井马达及传动箱总成; 11.水龙头;12.游车大钩; 13.导向机; 14.平衡液缸; 15.S形管; 16.马达滑车总成; 17.水龙带; 18.流体管束;19.主轴; 20.电缆束图11.2.顶部驱动装进系统的研制过程；钻井自动化进程推动了顶部驱动钻井法的诞生。
二十世纪初期，美国首先使用旋转钻井法获得成功，此种方法较顿钻方法是一种历史性的飞跃，据统计，美国有63%的石油井是用旋转法钻井打成的。
但在延续百多年的转盘钻井方式中，有两个突出的矛盾未能得到有效的解决：其一、起下钻时不能及时实现循环旋转的功能，遇上复杂地层或是岩屑沉淀，往往造成卡钻。
其二、方钻杆的长度限制了钻进的深度（每次只能接单根），降低了效率，增加了劳动的强度，降低了安全系数。
二十世纪七十年代，出现了动力水龙头，改革了驱动的方式，在相当的程度上改善了工人的操作条件，加快了钻井的速度以及同期出现的“铁钻工”装置、液气大钳等等，局部解决了钻杆位移、连接等问题，但远没有达到石油工人盼望的理想程度。
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。
顶驱
利用转盘旋转钻进时，方钻杆被转盘推动旋转，同时又可
通过转盘上的方补心向下送进。方钻杆长约9m，故方钻杆钻
完一根杆长行程后，就需将它取下再接一单根才能继续钻进。
而顶部驱动钻井装臵不使用方钻杆，不受方钻杆长度约束， 也就避免了钻进9m左右接一单根的麻烦。代之而起的是利用
顶部驱动钻井系统
立根钻进。这种使用立根钻进的能力大大节省了接单根的时 间。可以这样来做一个测算，若钻进1000ft（即305m）中每 一次连接单根的平均时间为1min（准确的说，从钻头离开井 底到开钻之前），那么用立根钻进就可减少2/3的连接时间， 即减少 (305/9.17)×(2/3) ×10 =221min的接单根时间（即在 钻头不钻进的情况下的总计时间）。换言之，这相当于节省
4h左右的是时间用于钻进。单根接成立根一般可以在空闲时，
如注水泥候凝或换钻头下钻进行。
顶部驱动钻井系统
(2).倒划眼防止卡钻 由于具有可使用28m立根倒划眼的能力，所以该装臵可在 不增加起钻时间的前提下，顺利的循环和旋转将钻具提出井 眼。钻杆上卸扣装臵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 幅度地减少起钻总时间。
主要技术指标：名义钻井深度 6000m，最大钩载4500kN， 动力水龙头最大扭矩40kN.m， 转速范围0~180r/min，无级调 速，直流电机最大输出功率 940kW，倾斜背最大倾斜角 回转半径1350mm，最大卸扣
（前倾角30°，后倾角15°），
扭矩80kN.m，上卸扣装置夹
钻杆范围89~ 216mm（3 ½~8 1/2"）
制水龙头旋转接头。套管可以旋转和循环入井，从而减少缩
径井段的摩阻力，这样套管就容易通过井径缩小的井眼。 (10).取心
顶部驱动钻井装置
DQ交流变频顶驱装置
DQ70BSC顶驱特性曲线
司钻操作台
主机
导轨
顶驱装置组成
液压源
电控系统
阀组 热交换器
电机
减速箱
动力水龙头
电机冷却系统 刹车装置 提环
冲管总成 管线支座
双级齿轮减速箱
双负荷提升通道
提升系统为独具特色的双负荷通道，大大提高了主轴承的寿命
吊环负荷 承载座
国外顶驱：单负荷提升通道
T1
L1
1DT
42.1
2DT
51 37
35
36.1
3DT
43.1
4DT
5DT
42.2
6DT
36.2 52 P
7DT
43.2
8DT
40 38
顶驱是20世纪80年代以来发展 起来的钻井装置，是钻机的三大技 术革新之一。
概述
顶驱装置的结构组成及其功能
顶驱主体
➢ 动力水龙头：驱动主轴旋转钻进 ➢ 管子处理装置：抓放钻杆，上卸扣，控制IBOP
电气控制系统
➢ VFD或SCR：为主电机提供动力，并对扭矩、转速进行调控 ➢ PLC：对转速、扭矩和各执行机构动作等进行控制操作与监测，并按
主轴负荷
吊环负荷
国产顶驱：双负荷提升通道
管子处理装置
旋转头 IBOP
环形背 钳
吊卡
倾斜机 构
导入环
管子处理装置
• 回转头 • 下吊环 • 倾斜机构 • IBOP及控制机构 • 接头防松机构 • 背钳
钻杆夹紧背钳
电控系统网络结构
主电控系统
顶驱司钻操作台
55
32.3 P1
32.4 33.2
国内外顶驱发展概况
顶部驱动钻井系统简介
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。
（三）顶驱的优点
6．井下安全
在起下钻遇阻、遇卡时，顶驱可在任何位置与钻柱 相连建立循环，进行立柱划眼作业,用方钻杆就做不到。 在大位移井接单根划眼,卡钻、憋泵的危险性较大，特 别在上提遇卡，下放遇阻时，很难接方钻杆循环。如 使用顶驱，很容易在任何位置立即建立循环，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，保证套管居中。顶驱的 IBOP(可遥控)，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。
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。
三、顶驱的操作
(一) VARCO司钻控制台的操作说明
(一) VARCO司钻控制台的操作说明
上扣扭矩 设定旋钮
油压缺失指 示灯:红灯 闪,喇叭鸣
背钳启动/抓握 开关:卸扣时,按 下并保持,直至
4．常规润滑保养
A．润滑时间表：
描 述 润滑点数
冲管总成
1
上盖油封
1
吊耳销子
2
旋转头齿轮
—
旋转头连接器
2
IBOP启动轮液缸销子
5
IBOP启动摇臂
2
冲数
1冲 1冲 2冲
3冲 1冲 1冲
频率
每天 每周 每周 每周 每周 每天 每天
油料品种
常规黄油 常规黄油 常规黄油 常规黄油 常规黄油 常规黄油 常规黄油
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。
顶驱钻机介绍
顶驱钻机
（Top Drive Drilling System ）
一、概述顶部ຫໍສະໝຸດ 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
1981年12月美国Varco公司研制的顶部驱动系统 (简称TDS、
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， 陆地石油钻机也越来越多地装备了顶驱，继美国Varco公 司之后，挪威的Maritime Hydraulics公司、法国的ACB-
空气。
5. 控制系统
控制系统提供给操作者一个操作顶驱所有动作的控制
台，包括司钻控制及仪表控制台、电缆、液压管线、气管 线等。 6. 钻井液循环系统 美国Varco公司生产的IDS-1型顶驱及国产DQ-60D型
顶驱的钻井液可由电动机轴上部相连的冲管总成经空心电
动机轴内衬管流入钻柱进行循环。而加拿大TESCO 公司 的顶驱安装在普通钻井水龙头下面。前者将马达、水龙头、 齿轮减速机构集于一体，设计紧凑。
2、倾斜装置
倾斜装置由机械臂、吊环、驱动机构
组成，驱动机构又分气动、液动两种。气 囊或液缸使机械臂带动吊环前摆、后摆， 在接单根及从指梁取放立柱时使吊卡可自 动摆到位。
3、管子处理装置
该装置体现了顶驱的最大优点。它由 扭矩钳、内防喷控制阀和执行机构组成。 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。
(5)提起卡瓦，开泵循环钻进。
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。 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。
顶部驱动钻井系统课件
顶部驱动钻井系统的优势
• 优势：顶部驱动钻井系统具有较高的稳定性和可靠性，能够 确保钻井作业的顺利进行。同时，它还具有易于维护和更换 的优点，能够降低运营成本。此外，顶部驱动钻井系统还具 有自动化程度高、操作简便等优点，能够提高钻井效率和质 量。
03 顶部驱动钻井系统的应用
油气勘探与开发
01
顶部驱动钻井系统在油气勘探和开发中发挥着重要作用 ，特别是在深井和超深井钻探中。
历史与发展
历史
顶部驱动钻井系统的起源可以追溯到20世纪60年代，当时该技术主要用于石油和 天然气勘探和开发。随着技术的不断发展和改进，顶部驱动钻井系统逐渐成为一 种高效、安全、可靠的钻井设备，广泛应用于各种钻井作业。
发展
随着科技的进步和市场需求的变化，顶部驱动钻井系统也在不断发展和改进。未 来，该系统将继续朝着更加高效、稳定、安全和智能化的方向发展，为石油和天 然气工业的发展做出更大的贡献。
轴承损坏会导致设备运转 不灵活或卡滞，应及时更 换轴承。
05 顶部驱动钻井系统的未来发展
技术创新
智能化控制
通过引入先进的传感器和控制系 统，实现顶部驱动钻井系统的远 程控制和自动化操作，提高钻井
效率。
高效钻头与钻具
研发更耐磨、抗高温的钻头和钻具 材料，提高钻井速度和钻井质量。
井下信息传输
发展实时监测和数据传输技术，将 井下钻头、钻具的工作状态和地质 信息实时传输到地面控制中心，为 钻井决策提供依据。
顶部驱动钻井系统课 件
目录
• 顶部驱动钻井系统简介 • 顶部驱动钻井系统的组成 • 顶部驱动钻井系统的应用 • 顶部驱动钻井系统的维护与保养 • 顶部驱动钻井系统的未来发展
01 顶部驱动钻井系统简介
顶部驱动钻井系统简单介绍
主轴
主轴 上防喷器执行液缸
工具接头防松装置 (3)
上防喷器 & 双曲拐执行
下防喷器 (Manual) 保护接头
DC Generator
AC Highline or Generator Set
变频房
变频器与电气控制接口
井架鞍座
电气接口
电缆 电控面板 接线盒 编码器
顶部驱动
VDC
电磁阀 Sensors 钻井马达
鹅颈管
液压刹车 (2)
护罩
350 or 400 hp 交 流钻井马达 (2)
冲关盘根组合
10.5 : 1 减速箱 主轴
TDS-11S 机械结构
交流钻井马达
刹车 推力球形轴承 空气入孔 (550 CFM)
转子组合 (薄板式)
线圈末端
定子组合 (Laminated) 马达外壳 (Laminated) 线圈末端
水龙带
电缆 Portable Torque Reaction Beam 2 x Custom Spanners
To CL of Beam 10.0’ (3m) min.
On A-Frames or Mast Side Panels
Varco 司钻操作台 Control Cable with Connectors 150’ (45.7m) Unitized Variable Frequency Drive & Control Panel 动力供应
顶部驱动钻井装置基础知识
主要有三个部分组成： 导向滑车总成、水龙头钻井马达总成和钻杆上 卸扣装置总成。
顶部驱动钻井装置基础知识
主要有三个部分组成： 导向滑车总成、水龙头钻井马达总成和钻杆上 卸扣装TDS-11S 动力系统
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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。
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。