顶驱钻井
顶驱安全操作规程
顶驱安全操作规程顶驱是一种用于钻井作业的设备，因其特殊性能，安全操作是非常重要的。
为了保证钻井作业的安全，我们需要遵循以下的顶驱安全操作规程：一、操作前的准备工作1. 必须进行顶驱的日常检查，检查顶驱的机械和液压系统是否正常工作，阀门是否正常活动，电气系统是否良好。
2. 确保钻井平台和钻杆组件都已完成安装，稳固且无松动。
3. 查看顶驱和钻杆组件之间的接头，确保连接紧固，无泄漏。
4. 核实钻井液的质量，确保其符合作业要求。
5. 检查顶驱的安全装置，如安全阀、压力传感器等。
二、操作过程中的安全措施1. 在操作顶驱之前，必须对操作人员进行培训，了解顶驱操作的基本原理、操作流程和风险控制措施。
2. 操作人员必须佩戴适当的个人防护装备，如安全帽、防护眼镜、安全鞋等。
3. 在操作过程中，操作人员必须保持集中注意力，严禁饮酒、吸烟或使用药物。
4. 在操作过程中，需要保持沟通畅通，建立有效的沟通机制，确保各个操作环节的安全执行。
5. 根据作业要求，合理安排操作人员的轮班，避免疲劳驾驶。
6. 在操作高压液压试验时，必须使用安全阀和安全装置来避免高压液泄漏。
7. 当顶驱工作时，操作人员需保持距离，避免被移动部件夹到。
8. 在操作过程中，严禁随意操作顶驱的控制器，如不慎操作控制器导致不正常运动，应立即停止操作。
9. 当检修顶驱、更换零部件或进行维护时，必须先切断顶驱的电源，并进行有效的隔离措施，确保操作人员的人身安全。
10. 操作人员必须随时关注顶驱的工作状态，如有异常情况应及时报告并采取适当的应急措施。
三、操作后的安全注意事项1. 在完成顶驱操作后，必须切断顶驱的电源，并进行彻底的清理。
2. 将顶驱和钻杆组件进行适当的维护保养，保持其工作状态良好。
3. 定期进行顶驱的检查和维修，以确保设备的安全可靠性。
4. 钻井现场必须设立顶驱安全标志和警告标志，以提醒工作人员注意顶驱的存在和潜在风险。
总结：顶驱在钻井作业中起到了重要的作用，但其操作中存在一定的危险性。
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。
顶部驱动钻井装置操作规程
顶部驱动钻井装置操作规程由于不同的顶部驱动装置依据使用工况和特别要求设计制造都有相应的不同局部，故针对每一套顶部驱动装置都有不同的操作要求，本规程只对操作程序作出制定，而不针对具体的操作步骤。
一、操作安全须知1、顶部驱动装置的使用，应当由具有相应资格和阅历的人员进展。
在操作前应当认真阅读相应顶驱的操作手册以及相关技术文件。
2、顶驱操作人员及接近系统设备的其他人员，应当承受钻井操作和钻井安全学问的培训，使用手套、服装等适当的防护用品。
二、操作安全提示2.1电气安全操作提示在对设备及其电气系统操作之前，应当留意以下事项：1)电气系统的维护调试应由专业人士进展。
2)应认真阅读《电气手册》、《电气图册》，生疏电气线路图。
3)应当具有专业的工具，做相应的防护。
4)在确认各项工作完成之前，应当拉断电源开关，悬挂“严禁合闸”的标志牌。
5)在拆卸电气连接之前，必需对电线〔电缆〕和接线端子做出标识，以确保能正确地重连接。
6)不要带电修理或撤除任何电气元件及拔插各电缆插头。
7)不要在有可燃气体环境下带电翻开防爆掌握箱或司钻台。
8)在整流器运行或直流母线电压降到安全范围以下〔DC24V〕前，不要试图更换直流母线与逆变器之间的直流保险，否则会危及人身和设备安全。
9)需要对整流器或逆变器或电机修理时，请把主开关在断开位置锁定，以避开错误操作。
10)整流器和逆变器不能用高阻表检测绝缘，否则高测试电压会损坏设备。
11)司钻台在通电时必需保持保护气体压力。
在司钻台保护气体失压时，要尽快恢复压力或停钻并切断司钻台掌握电源。
12)制止解除任何软件和硬件中的安全连锁。
在去除故障后，要尽快恢复功能允许的被旁路连锁。
13)在温度大于40℃，湿度大于95%或有凝露时，在启动空调降温、降湿前不要启动驱动器和其它掌握电源。
14)系统主电源断电半小时以上重上电时，必需确认电气控制柜内无凝露。
15)在潮湿环境下，当电气室温度低于外界环境温度时，制止长期或频繁翻开电控房仓门，否则可能会在电气设备上产生凝露。
钻井顶驱工作原理
钻井顶驱工作原理嘿，咱来讲讲钻井顶驱的工作原理。
钻井顶驱就像一个超级厉害的大钻头的好帮手。
咱先从它的结构说起。
它有一个大的驱动装置，就像一个大力士的心脏。
这个驱动装置能产生很大的动力。
然后它和钻柱连接在一起。
钻柱就像一条长长的大蛇，一直通到深深的地下。
当钻井开始的时候，钻井顶驱的驱动装置就开始发力啦。
它会带动钻柱旋转。
这就像你用手转动一根棍子，只不过这个力量超级大。
钻柱旋转起来，下面的钻头就开始在地下打孔。
钻头就像一个超级坚硬的牙齿，啃着地下的岩石。
钻井顶驱还能上下移动。
它可以把钻柱和钻头一起往下送，让钻头能钻得更深。
就像把一根长长的钉子一点点地钉进木头里。
在钻井的过程中，有时候会遇到一些问题。
比如说，钻头可能会被卡住。
这时候，钻井顶驱的优势就体现出来了。
因为它可以直接给钻柱和钻头施加向上的力，把钻头拉出来。
就像把卡在洞里的东西拔出来一样。
要是没有钻井顶驱，可能就得费好大的劲从下面去处理卡住的钻头。
而且，钻井顶驱还能实现连续钻井。
以前没有它的时候，每钻一段距离就得停下来，把钻柱拆下来，再接上一段新的钻柱。
就像穿珠子，穿一段就得停下来再穿。
但是有了钻井顶驱，它可以在不停止旋转的情况下，直接接上新的钻柱。
这就像一个不停歇的机器，一直在工作。
它在钻井过程中还能控制钻井的速度和扭矩。
就像开车的时候控制速度和方向盘一样。
根据地下岩石的情况，调整钻井的速度和扭矩，让钻井更加高效和安全。
钻井顶驱在石油和天然气的开采中特别重要。
它能让钻井的工作变得更高效、更安全。
它就像一个超级智能的钻井助手，在深深的地下发挥着巨大的作用。
让我们能更容易地找到那些藏在地下的宝藏。
顶驱钻井系统全面介绍
VARCO公司顶驱参数
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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
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（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
《顶驱钻井系统》课件
油田服务
顶驱钻井系统适用于油田服务领域，能够提 高油田开采效率和降低成本。
04
顶驱钻井系统的操作与维护
操作流程
启动前的检查
检查顶驱钻井系统的各部件是否正常 ，油位、润滑情况等。
启动操作
按照规定的启动程序启动顶驱钻井系 统，并观察各仪表显示是否正常。
钻杆和钻铤等钻具起到连接和传递动力的作用， 对于保持钻头的稳定性和提高钻井效率具有重要 作用。
控制系统
01
控制系统是顶驱钻井系统的控制中心，它负责控制整个系统的运行和 监控各部件的工作状态。
02
控制系统通常由各种传感器、控制器和执行器等组成，能够实时监测 顶驱钻井系统的运行状态，并根据需要进行调整和控制。
维修保养记录
每次维护和保养都要做好记录，以便及时发现和 处理设备故障。
常见故障与排除方法
旋转系统故障
检查旋转系统的轴承、齿轮等部件是否正常，更 换损坏的部件。
冷却系统故障
检查冷却系统是否正常，清洗散热器，更换损坏 的冷却风扇。
ABCD
推进力不足
检查液压系统是否正常，清洗或更换滤芯，检查 油缸密封件是否老化或损坏。
03
控制系统的稳定性和可靠性对于保证顶驱钻井系统的正常运行和提高 钻井效率具有重要意义。
04
控制系统的设计和制造需要充分考虑其抗干扰能力和可维护性，以确 保其能够适应各种复杂的环境和条件。
安全防护系统
安全防护系统是顶驱钻井系统的重要组成部分， 它负责保障钻井作业的安全性和环境保护。
安全防护系统的稳定性和可靠性对于保证顶驱钻 井系统的正常运行和提高钻井效率具有重要意义 。
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。
顶驱钻机结构原理
顶驱钻机结构原理顶驱钻机是一种用于油田钻井作业的重要设备，它通过顶部的顶驱系统来传递旋转力和下压力，驱动钻杆和钻头进行钻井作业。
顶驱钻机的结构原理涉及到顶驱系统、传动系统、控制系统和液压系统等多个方面。
一、顶驱系统顶驱系统是顶驱钻机的核心部件，其主要由顶驱头、滑卡、电机和液压缸等组成。
顶驱头是顶驱系统的核心部件，它通过电机带动内部的传动装置旋转，产生旋转力；液压缸则通过液压系统提供的油压力，产生下压力，使钻杆和钻头能够顺利下入井口。
二、传动系统传动系统是顶驱钻机实现旋转力传递的关键部分，主要由主减速器、链条传动、齿轮传动和链轮传动等组成。
主减速器通过电机带动，将驱动力传递给链条传动装置；链条传动装置再将力传递给齿轮传动装置，齿轮传动装置则将力传递给链轮传动装置，最终实现旋转力的传递。
三、控制系统控制系统是顶驱钻机实现自动控制的重要组成部分，主要包括电气控制柜和控制软件。
电气控制柜负责接收和处理各种传感器和执行器的信号，并将信号传递给控制软件进行处理；控制软件则根据接收到的信号，通过控制电机和液压系统的工作，实现对顶驱钻机的旋转和下压力的控制。
四、液压系统液压系统是顶驱钻机实现下压力传递和控制的关键部分，主要由液压泵、液压缸和液压阀组成。
液压泵通过驱动力源提供的动力，将液压油压力提升，并通过液压阀控制液压油的流向和流量，从而实现对液压缸的控制。
液压缸则通过液压油的压力，产生下压力，使钻杆和钻头能够顺利下入井口。
顶驱钻机的结构原理使其能够实现高效、自动化的钻井作业。
顶驱系统通过顶驱头的旋转和液压缸的下压力，驱动钻杆和钻头进行钻井操作；传动系统通过主减速器、链条传动、齿轮传动和链轮传动，实现旋转力的传递；控制系统通过电气控制柜和控制软件，实现对顶驱钻机的旋转和下压力的控制；液压系统通过液压泵、液压缸和液压阀，实现下压力的传递和控制。
通过以上的结构原理，顶驱钻机能够有效地提高钻井作业的效率和质量。
它具有自动化控制、高承载能力和稳定性好等优点，可以适应不同的地质条件和钻井需求。
顶部驱动钻井系统课件
9、便于维修。钻井马达清晰可见。熟练的现场人员约12小时就能 将其组装和拆卸。
10、使用常规的水龙头部件。顶部驱动装置可使用650吨常规水龙 头的一些部件，特殊设计后维修难度没有增加。
11、下套管。顶部驱动钻井装置的提升能力很大（650吨），在套 管和主轴之间加一个转换头（大小头）就可以在套管中进行压力循 环。套管可以旋转和循环入井，从而减少缩径井段的摩阻力。
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。
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。经实 践证明：这种系统可节 省钻井时间20%到30%， 并可预防卡钻事故，用 于钻高难度的定向井时 经济效果尤为显著。
顶部驱动钻井系统
二、顶部驱动系统的研制过程：
1、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。
顶部驱动钻井系统
20世纪80年代，美国首先研 制了顶部驱动钻井系统TDS-3S 投入石油钻井的生产。80年代 末期新式高扭矩马达的出现为 顶驱注入了新的血液和活力。 TDS—3H、TDS—4应运而生， 直至后来的TDS-3SB、TDS4SB、TDS-6SB。
《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
钻井系统-顶驱结构
TDSTDS-8S (AC)
S
（1）液控扭矩扳手 用处：卸扣 卸扣。 用处 卸扣 原理：由液缸驱动 由液缸驱动横向夹 原理 由液缸驱动横向夹 紧活塞夹紧钻杆母接头 夹紧钻杆母接头， 紧活塞 夹紧钻杆母接头 ， 两 个转矩液缸驱驱动扭矩筒完 成卸扣操作。 成卸扣操作。 （扭矩扳手上卸扣期间， 上升扭矩管使母花键同上部 上升 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 转动保护接头及主轴松扣 然后启动钻井马达旋扣 旋扣。 ， 然后启动钻井马达 旋扣 。 （扭矩液缸84kN-m；可旋转 25°。）结合图 结合图4-10分析。 分析。 结合图 分析
顶驱钻井系统 一、概述 顶驱钻井系统（ 顶驱钻井系统（Top Drive Drilling System） ） 简称顶驱系统（ 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 从井架空间上部直接旋转钻柱， 从井架空间上部直接旋转钻柱 向下送进，完成钻进，循环钻井液，接立根， 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。 多种钻井操作 由三大部分组成 三大部分组成 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。 水龙头一马达总成、导向滑车总成、 钻杆上卸扣总成。
（5）旋转头总成 ） 旋转头总成如图 4-13。 当钻杆上卸扣装 置在起钻中随钻柱 部件旋转时，旋转 头可自由旋转。 头可自由旋转。 图4-13 650t旋转头总成 旋转头总成
p
4. 平衡系统 平衡系统总成 如图4-14所示。 主要对上卸扣 起伸缩作用。 起伸缩作用。 防止上卸接头 扣时螺纹的损坏 ；在卸扣时可帮 助公扣接头从母 扣接头中弹出， 类似于大钩的 152mm的减震冲 减震冲 程。
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。
在各种钻井工况下的顶驱操作
在各种钻井工况下的顶驱操作一、立柱钻井在立柱已接好的情况下，可以开始立柱钻井接立柱1、给顶驱保护短接上丝扣油，给立柱上丝扣油，利用大钩将顶驱升至二层台2、启动液压泵，启动回转头，让倾斜臂前面正对猴台，松开回转头开关3、倾斜臂前倾至猴台附近，在架子工的配合下，将立柱装入吊卡内，并锁死吊卡4、倾斜臂打一下浮动，顶驱缓慢上提，架子工慢放兜绳至钻柱脱离地面，同时内外钳工的配合整个过程，缓慢将立柱下部送至井口，最终提升立柱至下部比井口钻柱略高即可。
上扣5、缓慢下放大钩，让立柱的下部（公扣端），进入井口钻柱的上部（母扣端），同时让立柱的上部（母扣端）进入顶驱的喇叭口，并与顶驱的下保护短接相接。
6、主电机控制方式,打到上卸扣方式，电机方向，打到正转，选择旋扣模式，此时电机开始以限定的速度和扭矩开始旋扣，如发现电机蹩钻或钻柱与电机一起旋转，则表明旋扣结束，停止旋扣模式。
7、立柱上部的加扭，用上扣力矩手轮给定上扣扭矩，上扣的扭矩由司钻根据现场工况来限定，但上限为27KN，背钳打到夹紧位，1－2秒后，打开加扭开关，此时观察扭矩表，如达到限定值，则表明加扭结束，此时要将加扭开关打到停位，上扣力矩手轮回零，电机控制方式打到停位，钻井方向打开停位。
8、立柱下部用液压大钳来完成加扭，完成后将卡瓦去掉。
钻井9、将控制方式打到调试档，打开IBOP，控制方式打回到正常档，如IBOP并没有关闭，此步骤可跳过。
（正常情况下IBOP一直处于打开状态，不允许关闭）10、关闭液压泵，循环泥浆。
11、电机控制方式打到钻井位，方向选择正转，先用钻井力矩手轮给定钻井力矩，再用钻井速度手轮给定钻井速度，主电机开始旋转，开始钻进。
在速度给定时不要过快，不可先给速度后给扭矩，否则会造成系统故障。
12、在立柱钻至钻台面时，可由内外钳工松开吊卡，同时启动液压泵，倾斜臂后倾，关闭液压泵。
卸扣13、立柱钻井结束后，将速度手轮回零，钻井力矩手轮回零。
停泥浆泵，开启液压泵，电机控制方式打到上卸扣模式，方向反转，背钳打到夹紧位（不能松手）1－2秒后，打开加扭开关，此时观察扭矩表，如突然降到很小，表明扣已崩开。
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
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顶驱的定义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。
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。
顶驱钻井
顶部驱动钻井装置是当今钻井的前沿技术与装备，是近代钻井装备的三大技术成果之一。
（交直流变频电驱系统和井下钻头增压系统）。
顶驱钻井装置是20世纪末期，美国、法国、挪威等国家研制应用的一种新型钻井系统。
现在已成为石油钻井行业的标准产品。
他适用性极广，从2000米到9000米的井深都可以使用顶驱钻井系统；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资竞争中中标，由此可见顶部驱动钻井系统已经到了非用不可的地步。
所谓顶驱，就是可以直接从井架空间上部直接旋转钻柱，并沿专用导轨向下送进，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
顶驱的优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。