顶驱水龙头——钻井马达总成的结构设计

抗震等多方面的要求 ， 在推广方面具有较强的优势。 但是 ，但 同时也存在着液压设备工作效率较低的共 同特 点 。
通 常情 况 下 ， 当钻井 设 备 型号 一样 时 ， 压 马达 液 能 够提 供 更 大 的工作 扭 矩 ，这 不 仅可 以保 证 正 常 的
图 ２ 顶驱水龙头俯视图（ ） 二
业迅速和设备体积小等优点。而与电动顶驱相 比， 液 出 。其 中， ２中所 标 记 的 ５为 减速器 的箱体 。 图 ５ 压顶驱主要是能够满足在低速重载工况下的工作要 求， 在低速的情况下 ， 能够输 出较大的扭矩 。同时 ， 液
压 顶 驱 还 在 一定 程 度 上满 足作 业 现 场 对 于 抗 火 花 、
《 装备制造技术）０２ ） １ 年第 ３ ２ 期
Байду номын сангаас
顶驱水龙 头—— 钻井马达 总成 的结构 设计
王倩 倩
（ 贵州大学 化学与化工学院， 贵州 贵阳 ５００ ） ５ ０３
摘 要 ： 分析现有 顶驱 水龙 头——钻 井马 达总成 结构的基础上 ， 在 设计 了一种 结构新 颖的顶驱水龙 头——钻 井马达 总 成。 采用 两台柱塞式液压马达驱 动二级齿轮减速机构， 能满足上 卸扣等作业低速大扭矩的动力要 求。
１ 结构设计 的背景及 意义
顶 部驱 动 钻 井装 置 ， 在上 世 纪 ８ 代 逐步 发 是 ０年
上安装有平衡油缸系统 ， 对上卸扣起伸缩作用 ， 保护 了上卸扣 的螺 纹 。
顶驱的水龙头马达总成结构复杂 ，其 中总成部 提供高压钻井液 ， 对 展起来 的一种先进的石油采钻作业方式 ，其在一定 分要求能够在旋转钻进 的时候 ， 程 度 上 代 表 了 当前 石 油 采 钻 行 业 的 机 电一 体 化 程 冲管结构压强要求较高 ，水龙头 中心管部位承受钻 中心 管 承重 轴 承 、 箱体 的刚 度 以及 度 。这里 的“ ”就是 指该 驱动 马达 能够在 整个 井架 杆 柱 的所有 重 力 ， 顶 ， 吊环 的承载 能 力 ， 须 要 满足 现 场要 求 。 因此 ， 必 目前 空间的上部通过直接旋转钻柱 ，然后在井架 内部专 身净质量较大 ，对顶驱的效率 门的导轨上向井下攻进 ， 进而完成钻柱 的旋转钻进 、 设计 的结构体积和 自 成本 钻井液的循环 以及接单根等多个钻井操作程序 ， 进 和成本是一个制约条件。如何设计出结构简单 ， 而实现石油采钻作业的 自 动化【 ｌ 】 。这就使得该装置在 较低 ，并且 能实 现 顶 驱 的全 部 功 能 的新 型 水 龙 是 定程度上 ， 具有 自动化程度较高 、 作业 速度快 、 建 头—— 马达 总成 ， 当务之 急 。
在满足钻井设备的 自动化趋势的同时 ，顶部驱动钻 从驱动马达的基本工作原理来看 ，可以将顶部 井装置还 明显提高了钻井 的效率 ，是当前及 以后钻 驱动马达分为电动驱动 以及液压驱动两种基本 的形 井设 备 发展 的必 然趋 势 。 式 。电动驱动属于一种较为传统的驱动方式 ， 具有作
通过两个方案的比较 ，他们都能达到为顶驱钻
钻井 需 要 ， 同时 还可 以给钻 杆 的上 扣 、 扣 等繁 杂 的 机提供动力 的要求 ， 卸 两者结构上也有很多相似之处 ，
操作提供基本 的扭矩要求 ，可 以省去常规需要增设 方 案二 中 ， 消 了马达 增 扭装 置 ， 方 案 二仍 能 满 足 取 但 的顶 驱增 扭装 置 。 对输 出扭矩 的要 求 ，不影 响整 个 系 统 的安 全 性 可 靠 同时 ， 由于在 结 构 上还 取 消 了增扭 马 达 、 相关 的 性 ，甚 至在 某 些情 况 下能 更好 的工 作 ，节 约 设 计 成
顶 驱 的水龙 头— —钻 井 马 达 总成 ，是 顶 部 驱动
发 展成 为 了世 界 石 油采 钻行 业 前 沿技 术之 一 。顶 驱 装置的主要部件 ， 是传递动力和运动的主要部件 ， 集
装置通过直接从井架空 间的上部旋转钻井柱 ，然后 合了常规水龙头跟钻井 马达为一体 ，钻井马达通过 在 井架 内部 专 门 的导轨 上 向井 下攻 进 ，进 而 完成 钻 齿 轮减 速机 构 ， 动 主轴 旋转 钻进 ， 现 了顶 部 驱动 带 实 柱的旋转钻进 、钻井液 的循环以及接单根等多个钻 钻井过程 ， 还配备了一套管子处理装置 ， 使顶驱具备 井操作程序 ， 能够实现较高程度的 自 动化。 了上卸扣的功能， 充分体现了钻井的 自动化程度。因 此， 提高了钻井效率 ， 降低了钻井成本。此外 ， 吊环 在
一
目前 ， 国的顶驱技术正在起步阶段 ， 我 还存在着 井周期短以及钻井的安全性能好等诸多优点 ，大大 我们现在应积极引进国外新技术 ， 提高作 降低 了建井过程 中的安全事故问题 ，且使得建井的 不足之处 ， 业 的安全系数 ， 加快效率 ， 自主研发 ， 当前大好形 在 成本明显下降。
关键词 ： 顶部驱动钻井装置 ； 动力水龙头 ； 冲管总成 ； 液压马达 ； 减速装置 中图分类号 ： Ｅ ２ Ｔ ９４ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号：６ ２ ５ ５ ２ １ ０ — ０ ９ ０ １ ７ — ４ Ｘ（ ０ ２）３ ０ ２ — ４
从 上世 纪 ８ ０年代 以来 ， 顶部 驱 动钻 井 装 置逐 步
在采 用 顶 部驱 动 钻井 装 置之 后 ， 在进 行 深井 、 大 势下将 产 品 向海外 市 场推广 。
斜度井 以及欠 平衡井 等施工难度 较大 的建井 项 目 中， 具有极高的成功率和施工效率 ， 已经逐步发展成 ２ 钻井马达减速器 的方案设计 【 ， ０ 】 为了建设高难度石油井的重要设备之一 。 可以说 ， 从石油钻井机械 的整体发展情况来看 ， ２１ 钻 井马达 的选 择方 案 ．
收 稿 日期 ：０ ２ ０ — ４ ２ １— １ １
作者简介 ： 王倩 倩（ ９６ ） 女 ， １８ 一 ， 山东东营人 ， 本科在读 ， 研究方向 ： 化工机械。 ２ ９
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