国外顶部驱动钻井系统的最新进展

国外顶部驱动钻井系统的最新进展

近两年来，世界顶部驱动钻井系统(以下简称为“顶驱”)有了较大发展，主要特点是：不断开发新型顶驱，并且形成系列。在AC-SCR-DC电驱动顶驱基础上，又开发了更先进的AC变频电驱动顶驱，Varco公司和National-Oilwell公司目前已经基本上形成AC变频电驱动顶驱系列。下面介绍最新进展。

本文主要介绍了美国Varco公司、National-Oilwell公司、Bowen公司、BJ公司，加拿大Tesco公司、CANRIG公司，挪威MH公司，法国Acb公司顶部驱动近两年来的最新进展，以及各公司最新顶驱系列。

1.美国Varco公司顶驱

美国Varco公司是最早研究开发顶驱的一家公司，多年来先后研究开发和应用了10多种型式顶驱。目前该公司生产的顶驱在世界油田的应用数量占世界第一位，成为研究开发制造销售顶驱世界最大的一家公司。V arco公司在近两年将原来10多种顶驱以及新研究开发的顶驱归纳成为7种规格新系列顶驱(见表1)。在新系列顶驱中，增加了新研制的TDS—8SA 型和TDS—11SA型两种AC变频电驱动顶驱，取消了原来的TDS—3型、TDS—3S型、TDS —5型、TDS—7S型顶驱，保留了IDS—1型、TDS—4H型、TDS—4S型、TDS—6S型、TDS—9S型、TDS—10S型顶驱。API提升载荷为2500kN～7500kN，连续工作扭矩为10.2kN.m～86.94kN.m，间隙工作扭矩为18.47kN.m～129.72kN.m，全功率最高转速为120r/min～500r/min，顶驱系统高度为4.7m～7.9m。新系列顶驱全部采用电驱动型式，其中IDS—1型、TDS—4H和TDS—4S型、TDS—6S型顶驱动均采用AC—SCR—DC电驱动型式，串激或并激DC电动机。其中TDS—8SA型、TDS—9SA型、TDS—10SA型和TDS—11SA型顶驱均采用AC变频电驱动型式，AC电动机。其中TDS—9SA型和TDS—11SA型两种顶驱均采用两个AC电动机，其余顶驱均为一个电动机，两个电动机结构紧凑，尺寸小。

IDS—1型顶驱，是AC—SCR—DC电驱动单速传动机构。适用于海洋自升式钻井装置，钻井船和平台石油钻机和陆地石油钻机。

TDS-4H型TDS-4S型顶驱，是AC-SCR-DC电驱动双速传动机构。适用于所有海洋石油钻机，座底式钻井船和大型陆地石油钻机。

TDS-6S型顶驱，是AC-SCR-DC电驱动单速传动机构。适用于大型海洋石油钻机。

TDS-8SA型顶驱，是AC变频电驱动单速传动机构。适用于所有海洋和大型陆地石油钻机。具有较好的钻井性能和经济效益。

TDS-9SA型顶驱，是AC变频电驱动双电动机单速传动机构。适用于中小型陆地和平台钻机。

TDS-10SA型顶驱，是AC变频电驱动单速传动机构。用于中小型陆地石油钻机和平台钻机。

TDS-11SA型顶驱，是AC变频电驱动双电动机单速传动机构。用于中小型陆地钻机和平台钻机。

2.美国National-Oilwell公司顶驱

美国National-Oilwell公司原生产PS—350/500型，PS—500/650型和PS500/650(双速)型等3种规格系列顶驱。近两年又研究开发了PSZ—650/650型和PSZ—750型两种双速传动机构顶驱，并把PS—500/650型顶驱改进为PS—500/500型顶驱；PS—500/650(双速)型顶驱改为PSZ—500/500型顶驱，保留了PS—350/500型顶驱，组成了5种规格新系列顶驱。全系列顶驱可选用AC-SCR-DC电驱动型式，GE752型串激或并激DC电动机，也可选用

AC变频电驱动型式，AC电动机。AC变频电驱动具有更好的钻井性能。

National-Oilwell公司的顶驱，根据需要可组成多种型式的系统高度。例如PS-500/500型顶驱，采用660-H-500型游车和GA-500型大钩组合，系统高度为14.783m；采用660-GA-500型游车大钩组合，系统高度为14.3m；采用660－H－500型游车组合，系统高度为12.319m；采用660-GA-500型只有游车组合，系统高度为12.129m；采用动力水龙头游车组合，系统高度最小为9.703m。

3.美国Bowen公司顶驱

美国Bowen公司早在80年代就研究开发了ES-7型顶驱，近些年来又研究开发了TD120P型、TD350P型、TD250P型顶驱，基本上形成了3种规格中小型系列顶驱。该系列顶驱可用于钻井，也可用于修井，使用方便。

ES—7型顶驱，额定载荷为500kN，连续工作扭矩为34.5kN.m，最高转速为300r/min。主要结构特点：采用AC-SCR-DC电驱动型式，美国GE公司625kW DC电动机。在机械传动方面，电动机通过专门设计的行星齿轮减速器减速之后，直接驱动钻柱进行旋转钻井。空心的电动机轴靠上面鹅颈管延伸到齿轮箱的套管来防止钻井液的腐蚀作用。电动机由水和空气热交换器的封闭式空冷系统进行冷却。根据水源情况，可以用新鲜水或海水。

中小型系统顶驱主要结构特点：顶驱采用液压驱动型式，两台定排量活塞式液压马达，同时驱动钻柱旋转进行钻井。液压系统由柴油机，液压泵、液压管线、热交换器、油箱、控制系统等组成。司钻可在仪表盘上进行钻井操作。气控系统可在仪表盘上利用一个单杠杆阀来控制水龙头的旋转方向和速度。

4.美国BJ公司顶驱

美国BJ公司研究开发了AC-SCR-DC电驱动顶驱，API额定提升载荷为5 000kN，采用美国GE公司生产的GE752型DC电动机，连续功率为735.5kW，间歇功率为919.4kW。采用行星齿轮传动减速，齿轮速比为6，在驱动轴输出转速为175r/min时，最大连续扭矩为41.47kN.m；在178r/min时，并激电机最大间歇扭矩为49.77kN.m；在162r/min时，最大连续扭矩为44.24kN.m，在183r/min时，串激电机最大间歇扭矩为58.06kN.m。钻杆上卸扣装置适用于120.65mm～234.95mm钻具，卸扣扭矩为58.06kN.m。改进型DC电动机置于水龙头上方，电动机轴为空心结构，可使钻井液经过电动机进入水龙头。电动机立式安装，下出轴与行星齿轮减速器相联接，通过齿轮传动驱动轴旋转进行钻井。电动机采用密闭式冷却系统，空气冷却系统由离心式压缩机，装在水龙头上面的空气和水热交换器和远距离的新鲜水钻井冷却装置等组成。

遥控的起下钻装置包括下面组件：吊环联接器、双通倾斜吊卡、普通吊环、气控吊卡等。驱动轴装置包括一个遥控和手动的液压方钻杆阀(最大工作压力为70.3MPa)、安全接头和双销接头。

5.加拿大Tesco公司顶驱

加拿大Tesco公司原来只生产150HMI型、500HS型、500HC型等3种规格液压驱动顶驱，到1998年1月共生产150多台。由于电驱动顶驱具有更好的钻井性能和适应性，从1996年开始生产AC变频电驱动顶驱，采用美国Kaman公司PA44型永磁同步电动机。产品销路很好，上市后一年多就售出9台。目前，Tesco公司生产的液压驱动和电驱动顶驱已经基本上形成了150HMI型、500HC/HCI型、650HC/HCI型、500ECI型和650ECI型等5种规格顶驱系列。

加拿大Teseo公司生产的500ECI型和650ECI型AC变频电驱动顶驱，分别均采用美国