顶驱介绍机械部分

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环形背钳
环形背钳结构组成
环形背钳
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悬挂销 后挡环
后端盖
弹簧 弹簧芯 轴
侧挂式背钳
背钳支架
背钳托座
液压缸
后扶正环
挡板 销
螺栓
套筒
曲柄
盖板
螺栓
遥控内防喷器控制机构侧挂式背钳用
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倾斜机构
由倾斜油缸推动吊环吊卡作两个方向 的运动，可实现前倾、后摆，并具有自动 复位功能使吊环吊卡自动复位到中位。前 倾可伸向鼠洞或二层台抓放钻杆；后摆的 作用是使吊卡回位，最大后倾时使吊卡离 钻台面更远，可充分利用钻柱进行钻进。 前倾角度为30°，后倾角度为50°。摆动 的水平距离与吊环长度有关。
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北石顶驱介绍
（ BPM Top Drive ）
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顶驱装置研制背景
• 顶部驱动装置是一种新型的石油钻井机械 顶驱装置将动力移至钻机、修井机水
龙头的上部，驱动钻具旋转，同时配备一 套管子处理装置，自身具有上卸扣功能， 能在井架中的任何高度作业，是一种新型 的石油钻井机械。
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DQ70BS/03003 顶部驱动钻井装置
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北石顶驱型号说明
目前已开发研制3种型号的顶驱：
DQ70BS(450t) DQ90BS(750t) DQ40B (250t)
北石顶驱电机控制方式
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VFD control of Top Drive
一对二
一对一
一对一
Rectifier
整流
整流1 整流2
Inverter
逆变1 逆变2
逆变1 逆变2
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北石顶驱技术特点
• 采用先进的交流变频驱动技术，双主电机一对一驱 动，采用独立编码器控制，既可以双电机工作，也可 以单电机独立工作。
• 电机操作模式可以在操作台上通过旋钮选择，不需 要修改程序或者参数，简单方便。
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分项报警功能
• 控制台增加分项目报警灯功能，方便查找故障
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北石顶驱技术特点
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北石顶驱技术特点
• 提升系统为双负荷通道，延长主轴承。
• 回转头轴向负荷采用大负荷推力轴承，可以在承载时 旋转，方便现场作业。
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北石顶驱技术特点
• 四大运输模块，采用20英尺标准集装箱，运移方便 － 本体（敞顶箱） － 导轨电缆（敞顶箱） － 电控房（标准箱加长） － 工具房（标准箱）
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中国石油集团公司顶驱产业化项目
中国石油勘探开发研究院组织实施
中国石油勘探开发研究院 北京石油机械厂
设计制造
2003年1月5日立项生产
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顶驱项目指导思想
利用CNPC自有知识产权的成 熟的顶驱技术，选择国内和国外 最好的供货商，采用全球采购方 式，在北石厂设计、制造、组装 和调试，研制出具有国际水平的 顶部驱动装置
按国际化运作模式制造北石顶驱
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中国智慧 加全球最佳资源
打造北石顶驱
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北石顶驱技术特点
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北石顶驱型号说明
DQ
70 BS H/C
背钳样式 H：环形背钳 C：侧挂式背钳
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
名义钻深（7000m/4500kN) 顶部驱动钻井装置（DingQu）
回转头
环形背钳回转头
侧挂式背钳回转头
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内防喷器
手柄套
手柄座
操作手柄
卡环 上拼合扣环 支撑环 上阀座 下拼合扣环
浮球
下阀座
阀体
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螺栓
遥控内防喷器控制装置
油缸
套筒
支座
轴 轴套 滚轮
导板 螺栓
转销 曲柄销
曲柄 盖板
螺栓
油缸支架
油缸
பைடு நூலகம்
转销
轴套 轴 滚轮
导板 支座
吊架
遥控内防喷器控制机构环形背钳用
• 采用PLC可编程控制器进行全面智能控制，具有安全 互锁、监控等多项功能，保证系统工作安全可靠；
• 采用先进的ProfiBus现场总线控制技术，光缆传输， 安装维护简单，可靠性高，抗干扰能力强；
• 配置工控计算机，可以对运行参数、报警信息等进行 监测和记录，同时具有自诊断功能，配合WINCC系统 可快速查找故障。
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北石顶驱机械结构及工作原理
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主电机和风冷电机
主电机与风冷电机
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刹车装置
刹车底板
解码器 刹车毂
刹车封板
刹车片 刹车盘
散热器
套筒 刹车封板
刹车安装
刹车钳
减速箱 中国石油
减速箱
中国石油
减速箱
减速箱结构
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冲管与鹅颈管总成
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冲管总成
冲管总成
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提环
中国石油
中国石油
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主要优点
• 先进性
（1）自动化程度高 （2）功能齐全
• 安全性
（1）减少避免钻井事故发生 （2）提高现场操作安全性，减轻劳动强度 （3）在欠平衡钻井作业中，大大减少对防喷
器密封件的磨损 （4）发生井涌井喷时，可迅速关闭内防喷器
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主要优点
• 实用性
（1）拆装、运移性好，适用范围宽 （2）提高井眼质量 （3）操作简单，维护保养方便 （4）性能价格比高
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本体
导轨
液压源
DQ70BS顶驱装置
电控系统
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阀组 热交换器
电机
减速箱
电机冷却系统 刹车装置 提环 冲管总成 管线支座
动力水龙头
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旋转头 IBOP
环形背钳
倾斜机构 导入环
吊卡 管子处理装置（环形背钳）
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旋转头
IBOP
侧开背钳
倾斜机构 导入环
吊卡 管子处理装置（侧挂背钳）
• 能够实现远程通讯，提供远程技术支持
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北石顶驱技术特点
• 采用具有独立知识产权的滑动式环形背钳技术。 － 360°旋转，无需旋转定位 － 三点卡紧，安全可靠
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侧挂式背钳
• 采用侧挂式背钳，夹持范围大：2 7/8”～6 5/8”
• 可沿背钳吊架上下移动，方便拆卸保护接头以及手 动IBOP、遥控IBOP
φ87 ~φ203mm 11.5 t 6.1 m 600 VAC ～120Hz
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北石顶驱技术特点
标准化：执行API 、 GB、SY等标准规范 信息化：运行数据监测，远程技术支持 自动化：机电液一体化控制，减少劳动强度 人性化：操作界面友好，使用维修方便 个性化：尊重客户，按需设计
司钻操作台
M1
M2
电机1 电机2 电机1 电机2
Type I
Type A
Type H
中国石油 DQ70BS 主要技术参数
名义钻深 最大钩载 连续输出扭矩 转速范围 输出功率 倾臂最大倾斜角 最大卸扣扭矩
背钳夹持范围 主体重量 总体长度 输入电压 频率范围
7000 m 4500kN 50kN.m 0～220rpm 400HP×2 前30º，后50º 75kN.m