石油工程机装备 第四章 顶驱钻井系统(新版11)2

11.4’-Typ. Stroked Combo Work. Height
Baห้องสมุดไป่ตู้l Rest
26.4’/27.4’ Top Drive Stack-
TDS-10SA
250 Ton/350 HP Top Drive
15.0’-标准 16.0’-选择
顶驱高度* PH-55 Pipehandler
Spreader Beam C L
* Standard TDS Configuration Working Height
with One IBOP & 96” D.P.E. Links - 15.0’ Optional TDS Configuration Working Height with Two IBOP’s & 108” D.P.E. Links - 16.0’ 8 Ft Min Existing 250 Ton Rated Combo-Typ. Sectional Guide Beam
勘探院机械所与宝石鸡厂合研的DQ-60P轻便顶驱（
AC-SCR-DC驱动）。 3．DQ-20H顶驱(Hydraulic)
勘探院机械所研制DQ-20H液马达顶驱，钻深2000m。
DQ-60D顶驱 结构组成图 AC-SCR-DC驱动
轻便
DQ-60P顶驱 结构组成图 AC-SCR-DC驱动
PH-75管子处理机
动力吊环定位器- 360度
500吨 吊环连接器 上内防喷器和 启动装置 反扭矩架 350吨，120英寸 吊环吊卡 350吨吊卡
吊环倾斜装置总成
下内防喷器 可大范围移动背钳 可调 喇叭口
PH-75管子处理机
可抵抗 75,000Ft-Lbs卸扣扭矩 直接用交流电机进行上卸扣, 无需液压缸冲 扣。从而简化了管子处理机。 扭矩背钳 动力旋转头 吊环多点定位 单或双内防喷器 遥控控制上内防喷器
Tool Joint 4 Ft
Up*
TDS-10SA 俯视图
交流电机 (350 HP) 0.66米 0.61米 0.71米 分段式导轨 10“x 10“ (方管) 带聚合物滑 轨的滑动架 总成 传动比： 13.1:1 - 低速 或4.8:1 - 高速 (可选)
1.12米
系统提环 (250 Ton) 0.45米
蓄能器
溢流阀
下连水龙 头并悬挂 钻柱 减压阀 图2-16 平衡系统液压原理图
①连接：活塞杆上端与游车连接，油缸下端与水龙
头连接。油缸上腔始终通高压油，油缸产生向上拉力 作用在水龙头上，一直提着水龙头。
②工作过程：
★两个油缸向上的合拉力 大于顶驱和杆柱重量，油缸带 动顶驱和杆柱上移。 此时蓄能器（参见图4-16）
2. 导轨—导向滑车总成 导轨与滑车
导轨的主要作用是承受顶驱 工作时的反扭矩。DQ70BSC 顶 驱所用的单导轨采用双销连接。 与顶驱减速箱连接的滑车穿入 导轨中，随顶驱上下滑动，将 扭矩传递到导轨上。导轨最上 端与井架天车底梁上安装的耳 板以U 型环连接，导轨下端与 井架大腿的扭矩梁连接，使顶 驱的扭矩直接传递到井架下端， 避免井架上端承受扭矩。
接头。
（吊鼠洞中的单根和接立根）
气阀控制气弹簧，使吊 环前倾300，后摆600。 吊环倾斜器的倾斜臂位 于吊环的前部，由空气弹 簧启动。
图4-12 长行程吊环倾斜装置总成
（5）旋转头总成 旋转头总成如图 4-13。 当钻杆上卸扣装 置 ，在起 钻中随 钻 柱 部件旋 转时， 旋 转头可自由旋转。
象大钩能自动回原 位。
放出压力油供给油缸工作。随
着蓄能器内油液放出，油压降 低，油缸的拉力减小。
★当油缸向上的拉力小于顶 驱和杆柱重量时，上跳过程
由加速变为减速，最后停止
上移。 当向上提起整个钻柱时 ★钻柱和顶驱的重量大于油 缸向上的拉力，油缸被拉下
来，缸内排液，油液返回蓄
能器。
四、国产顶驱（DQ） 第一台国产顶驱DQ-60D，由勘探院机械所和宝石厂合 研， 97年2月部级鉴定，中国成为第五位顶驱的生产国 家。 1．DQ-60D顶驱 （结构如图3-21所示） 主要特点：采用AC-SCR-DC驱动，PLC监测控制。 2．DQ-60P顶驱(Portable 轻便,如图3-22所示，)
上部远控内防喷器是钻杆上卸扣装 置的一部分。当上卸扣时，扭矩扳手 同远控上部内防喷器的花键啮合形成 扭矩。 下部与上部内防喷器型式相同。两 个内防喷器一直接在钻柱中，可随时
使用。
吊环联 接器
内防喷器 启动液缸
内防喷器 启动柄
上部内防 喷器阀 扭矩管 下部内防 喷器阀 安全 接头
夹紧缸
钻杆
图4-10 内防喷器阀及启动器总成
端和游车相连接。取消了大钩，提供203mm的缓冲行程。 （3）新型IDS系统平衡油缸的连接方式 如TDS-3S、TDS-9S型，平衡油缸的上端与游车（当不用大 钩时）连接，下端直接固定在水龙头提环上（参见图4-14） 。
（4）平衡液压回路工作原理 该液压回路消耗的液压能很少，可用其它液压系统来 补油保压，不必单独加油泵。 上连大钩 平衡系统液压回路如图4-16所示。 或游车 油缸
图4-13
650t旋转头总成
国产回转头
背钳装置、内防喷 器操纵机构、倾斜机 构、吊环吊卡是为起 下钻作业服务的，独 立于主轴运动。 回转头带动上卸扣 装置一起作顺时针、 逆时针转动，以便适 应抓取单根、接立根 的方位。
时代
回转头靠液马达带动齿轮 转动，由调速阀调节4～ 8r/min。
国产回转头
回转头液马达 驱动齿轮转动
扭矩 扳手
吊环 吊卡
旋转头：接在马达水龙头下方
图4-8 650吨钻杆上卸扣装置总成
游车
水龙头马达总成
吊环倾 斜器
鼓风机 空气软管
扭矩 扳手
吊环 TDS-8S (AC)
（1）液压扭矩扳手 用处：卸扣。 原理：由液缸驱动横向夹紧活 塞夹紧钻杆母接头，两个转矩液 缸驱驱动扭矩筒完成卸扣操作。
（扭矩扳手上卸扣期间，上升扭矩管 使母花键同上部公花键相啮合，为液缸 提供反扭矩。）
TDS-11SA
安装完毕的 导轨
万能平衡 横梁
导轨分段
Varco顶驱标准井厂 安装布置示意图
顶驱－变频房电缆长
86英尺游动电缆 777MCM
321英尺，变频房－井 队电源电缆长100英尺
，保证变频房能够置于安 200英尺司钻房电缆 全区，且电缆沿井架固定 6x1 100‘英尺 跳接电缆 ，无需悬空。 646MCM
3 x 100’ 电源电缆 646MCM
135英尺井架电缆 777MCM
司钻房
井队电源 变频房
体积最小，输出最强劲，惟一能安 装于ZJ-30车装钻机的顶驱。 TDS-10SA 250 吨/350 马力 顶部驱动系统
Block Top
TDS-10SA整体结构
TDS-10SA
适用于 典型 250 吨 游车－大钩 组合
1.22 米
水龙头 鹅颈管
4. 平衡系统 平衡系统总成如 图4-14所示。 主要对上卸扣起 伸缩作用。
防止上卸接头扣时螺纹 的损坏；在卸扣时可帮助 公扣接头从母扣接头中弹 出，类似于大钩的152mm 的减震冲程。
图4-14平衡系统总成
上连大钩 或游车
图4-15所示的平衡 系统包含： 两个油缸和两个液 压储能器。 缸体端与整体水龙 头相连，活塞杆端与
和钻杆吊卡
图4-11为吊环联接器。
吊环联 接器
作用:可由图4-8看出，它
通过吊环将下部吊卡与主
轴相连。
主轴穿过齿轮箱壳体，
限扭器
又同整体水龙头相接。
图4-11 吊环联结及限扭器总成
旋转头 主轴
限扭器
吊环倾 斜机构
吊环联 接器
扭矩 扳手 吊环
吊环 吊卡
（4）吊环倾斜器
图4-12、图4-8所示
作用：去卡抱待接立根
升降 液缸
转动保护接头及主轴松扣，然 后启动钻井马达旋扣。（扭矩液 缸84kN-m；可旋转25°。）结合 图4-10分析。
扭矩筒 扭矩 液缸
夹紧 活塞
图4-9
扭矩扳手总成
（2）内防喷器及启动器 内防喷器 （图4-10） 是球型安 全阀，防止泥浆溢流和井涌。 上部远控内防喷器和下部手 动内防喷器，形成内井控防喷 系统。
提环 油缸
大钩连接（如图414），或者直接连到
图4-15平衡系统示意图
钻井 马达
游车上。
（1）前期TDS系统平衡油缸连接方式 TDS-3型顶驱平衡油缸下端和水龙头相连，上端和大钩相连
。它提供152mm的缓冲行程。
（2）整体式IDS系统平衡油缸连接方式
如IDS-1型顶驱，平衡油缸的下端与钻井马达壳体相连，上
交流变频驱动 (AC VFD)
北石顶驱导轨-导向滑车
双导轨
单导轨
3. 上扣卸扣装置 （Pipehander）
旋转头 主轴
限扭器
钻杆上卸扣装置如图48所示。
吊环倾 斜机构
吊环联 接器
主要：由旋转头、吊环
联接器、吊环倾斜机构和
扭矩扳手组成。
（可参见Varco公司的TDS-8S交 流变频顶驱系统结构图。）
顶驱IBOP内防喷器
背 钳
IBOP(Inside BlowOut Proventer)
北京石油机械厂内防喷器（IBOP）
手柄套 操作柄
手柄座
上阀座
支承 环
下阀座 阀体 上拼合 挡环 下拼合 挡环
挡 圈
阀芯 波形弹簧
IBOP(Inside BlowOut Proventer)
旋转头
（3）吊环联接器、吊环
PH-75吊环的多点定位
吊环 定位点
鼠 洞
2米
井架工