顶部驱动钻井系统

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

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。
数量 3 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 2 2
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。
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

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。
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
表1 部分油田顶驱配套情况表

油田 胜利海洋


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

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。
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。

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。

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。