顶部驱动钻井系统

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本节结束语

二十多年来，具有独特优点的顶驱钻井 系统，在全世界油气勘探开发领域中发 展迅速，不仅遍及海洋钻机，而且在陆 地深井、超深井、从式井及各种定向钻 井中也获得了广泛的应用。
第二节 顶部驱动钻井系统的特点
顶部驱动钻井系统旋转钻井和转盘—方钻杆旋 转钻井相比，具有下述主要特点： 1．直接采用立根（28m）钻进，节省了三分 之二的钻柱连接时间。 2．起下钻时，顶驱钻井系统可在任意高度立 即循环钻井液，实行倒划眼起钻和划眼下钻， 大大减少了卡钻事故。 3．顶驱系统具有遥控内部防喷器（IBOP）， 钻进或起钻中如有井涌迹象，可即时实施井控， 大大地提高了在复杂地层、钻井事故多发地区 钻井的安全性。

80年代中期—挪威人首先将交流变频电驱动引 入顶驱钻井系统，将AC-SCR-DC驱动型式的可 控硅整流控制系统SCR和DC电动机改成变频调 速系统和AC电动机，研制成功AC变频顶驱系 统。AC变频顶驱系统，是第四代电驱动型式。
AC变频顶驱系统
AC变频顶驱系统在钻井性能、钻井扭矩、 速度的精确调节、钻井经济性与安全性 等方面都优于AC-SCR-DC顶驱钻井系统， 开创了顶驱钻井系统发展的新阶段。 此后，美国、加拿大等国都相继研制了 AC变频顶驱系统，并开发了新产品。90 年代，AC变频顶驱系统占据了主导地位。

第三节 顶部驱动钻井系统的基本构成
钻井马达—水龙头总成 组成： 钻杆上卸扣装置（或称管柱处理装置） 导轨—导向滑车总成。 前两者是系统的主体，后者是辅助支持机构 类型：（按驱动马达的特点） 液马达顶驱系统 AC-SCR-DC顶驱系统 AC变频顶驱系统 三者的区别仅在于驱动马达的不同，它们 分别是液马达，直流电动机，交流电动机，而 在结构组成上没有根本上的区别。
表1 部分油田顶驱配套情况表

油田 胜利海洋

Fra Baidu bibliotek
厂家 型号 VARCO IDS-1 MH PTD2X355 胜利塔里木 DQ60 塔里木 NATIONAL CANRIG 1050E 辽河 VARCO IDS-1 TESCO 500EC 吐哈 VARCO TDS-9S 大港 VARCO IDS-1 河南 VARCO TDS-9S 新疆 TESCO VARCO TDS-9S 华北 TESCO 大庆 CANRIG 6025E 注：本表为2001年统计数据
顶部驱动钻井系统
顶部驱动钻井系统


内容概要
第一节 第二节 第三节 第四节 顶部驱动钻井系统发展概况 顶部驱动钻井系统的特点 顶部驱动钻井系统的基本构成 AC变频顶驱系统简介
顶部驱动钻井系统（Top Drive Drilling System）
顶部驱动钻井系统——简称顶驱系统（TDS） 它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。 组成：——顶驱系统＝常规水龙头＋钻井马达 ＋钻杆上卸扣装置（管柱处理装置）， 功用：——顶部驱动钻井装置 从上部直接旋 转钻柱 同时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。
Varco公司TDS—11SA顶驱钻井系统的基本构成



如图1和图2所示，TDS-11SA顶驱钻井系统主 要有下列总成和部件组成。 电机部分和水龙头总成 电机冷却系统 滑动架和导轨 HP-50管子处理系统 液压控制系统 平衡系统 交流钻井电机和控制系统

顶部驱动钻井系统的使用量

目前全世界已生产顶驱1000多台，占钻 机数量的10%以上，近年来，在石油钻 井市场萧条，钻井装备发展缓慢的情况 下，顶驱的生产、销售、使用却一直保 持着上升趋势。
我国顶部驱动钻井系统情况

我国从90年代中期开始引进顶驱，在海 洋石油钻井平台上使用较多，部分陆上 油田也相继引进使用。1997年2月我国第 一台电动顶驱钻机DQ60—D，通过部级 鉴定，98年又研制出两台轻便顶驱钻井 系统。目前部分油田顶驱钻井系统配套 情况见表1。
第一节 顶部驱动钻井系统发展概况
顶驱钻井系统是20世纪80年代以来钻井设备发 展的四大新技术之一 四大新技术—顶驱、盘式刹车、液压钻井泵、 AC变频驱动。 顶驱钻井系统突出的优点： 可节省钻井时间20~25% 可大大减少卡钻事故 可控制井涌，避免井喷 用于深井、超深井、斜井及各种高难度的定向 井钻井时，其综合经济效益尤为显著

顶驱与常规钻机的区别




常规钻机—转盘驱动方钻杆转动—带动钻具及 钻头的旋转。在方钻杆的方入钻完后，必须将 方钻杆全部起出转盘面，卸开钻杆与方钻杆的 丝扣，“插入”一根新钻杆——继续钻进。 顶驱装置—相当于转盘和水龙头的组合设备， 旋转钻杆的动力是从钻具的顶部（即水龙头处） 直接施加的。 顶驱装置相当于—动力水龙头 这样，就取消了方钻杆，而直接驱动钻杆，转 盘也就不需要转动了，只是作为支撑钻具（或 套管等入井工具）的平台了。 顶驱在工作时，所产生的反作用扭矩通过立于 井架内一侧的导轨，传到井架大腿的底部。 不同于井下动力钻具

顶驱钻井系统的发展概况


第一台顶驱钻井系统 1982年问世，由美国Varco公司研制。 顶驱钻井系统研制国 继美国之后—法国、挪威、加拿大、中国相继成功地 研制了顶驱钻井系统。 顶部驱动钻井系统的驱动型式： 一是液马达驱动，二是电动机驱动。80年代，电驱动 广泛采用的是AC-SCR-DC驱动，即第三代电驱动型式。

4、顶驱系统以28m立根钻水平井、丛式井、斜 井时，不仅减少了钻柱连接时间，还减少了测 量次数，容易控制井底马达的造斜方位，节省 了定向钻井时间，提高了钻井效率。 5．顶驱系统配备了管柱处理装置，实现了钻 杆上卸扣操作的机械化，快速便捷、安全可靠。 不用转盘、方钻杆，避免了接单根钻进的频繁 常规操作，不仅节省了时间，且大大减轻了钻 井工人的体力劳动强度，大大地减少了发生人 身事故的概率。 6．顶驱系统以28m立根进行取芯钻进，改善 了取芯条件，提高了岩心质量。