顶部驱动装置的简介
石油钻井顶驱简介及配件清单
石油钻井顶驱简介及配件清单顶部驱动装置是美国、法国、挪威近20年来相继研制成功、正在推广应用的一种顶部驱动钻井系统。
延续近百年的转盘钻井方式，为世界的石油立下了历史性的巨大功劳，但也有两个突出的矛盾未能得到有效的解决。
其一，由于起下钻不能及时实现循环旋转功能，遇上复杂地层，或是岩屑沉淀，往往造成卡钻。
卡钻成了长期困扰钻井工程技术的问题，我国近千台钻机，每年因卡钻造成的损失数以万计。
其二，由于常规钻机在钻进中依靠转盘带动方钻杆旋转送进，方钻杆的长度限制了钻进深度，故每次只能接单根，因而费工费时效率低，劳动强度大。
而所谓的顶部驱动，则是把钻井动力部分由下边的转盘移动到钻机上部的水龙头处。
它可从井架空间上部直接旋转钻柱，驱动钻具旋转，并沿着井架内专用的导轨向下送进，完成钻柱旋转钻进，循环钻井液，接立根，上卸扣和倒划眼等多种钻井工艺操作。
由于取消了方钻杆，无论是在钻进过程中，还是在起下钻过程中，钻柱可以保持钻井液循环。
因而，由于各种原因引起的遇卡遇阻事故可以得到及时有效的控制和处理。
同时，可以进行立根钻进，大大提高了纯钻进时间，钻井实验表明：这种系统可节省钻井时间20%-25%。
参见图1。
该图表明顶部驱动钻井装置主要有三个部分组成：导轨滑动架总成、水龙头-钻井电机总成和钻杆上卸扣装置总成。
图1 顶部驱动钻井装置系统图随着顶部驱动钻井装置在世界范围内钻机上的大批应用，生产顶部驱动钻井装置的厂家也由当初的美国、挪威扩展到法国、加拿大等4个国家的7家公司。
之后，中国、英国也加入到顶部驱动装置的生产行列。
总之，顶部驱动钻井系统是当今石油钻井自动化中的前沿技术与装备，用于钻斜井、钻高难度的定向井时效果尤为显著。
该设备主要包括以下零部件：东营博锐林特商贸有限公司。
顶部驱动钻井装置
（一）、接立根钻进
（二）、接单根钻进
（三）、起下钻操作
工 作 原 理
（四）、倒划眼操作
/blog/static/10438719320095234577312/ 具体过程可参考：
顶驱钻井装置与常规钻井设备 比较
1、钻井效率明显提高。
A、从钻井到起下钻或从起下钻恢复钻进状态，该装置
5、安全性提高。
A、减少了使用大钳和猫头等，降低了钻井工人作业危 险。 B、减少许多笨重的工作，提高了起升重钻具的安全性。 C、自动吊卡，消除了人工操作吊卡的事故隐患。 D、井控安全性得到大大提高。 E、遥控防喷盒，防止泥浆溅落到钻台上，增加了工作 的安全性。
6、作业时间的比较
7、水平井费用比较
项目 转盘/方钻杆 顶驱装置
起下钻
非生产
纯钻进 日成本，美元 40800 43000
测深，M 机械钻速， m/h 典型钻井的作业时间分配 30% 40% 30% 日进尺 钻2000m所需天数 顶部驱动钻井装置钻井时 间分配
2000 30 240 8.3
2000 30 288 6.9
25%
35%
40%
单井成本，美圆
338640
296700
马达的支撑梁。导轨有单轨和双轨两种。 （三）、钻杆上卸扣装置
整个导向滑车总成沿着导轨与游车导向滑车一起运动。
主要组成部件：
1、扭矩扳手
2、内防喷器和启动器
3、吊环连接器和限扭器 4、吊环倾斜装置
5、旋转头
顶 部 驱 动 装 置 操 作 过 程
/programs/view/r0oIRChug7w
单井用顶驱节约，美圆
41940
8口井用顶驱节约，美圆
钻井顶驱介绍
钻井顶驱介绍顶部驱动钻井装置TDS（TOP DRIVE DRILLING SYSTEM），是美国、法国、挪威近20年来相继研制成功的一种顶部驱动钻井系统。
它可从井架上部空间直接旋转钻杆，沿专用导轨向下送进，完成钻杆旋转钻进，循环钻井液，接立柱，上卸扣和倒划眼等多种钻井操作。
该系统显著提高了钻井作业的能力和效率，并已成为石油钻井行业的标准产品。
自20世纪80年代初开始研制，现在已发展为最先进的整体顶部驱动钻井装置IDS（INTEGRATED TOP DRIVE DRILLING SYSTEM），是当前钻井设备自动化发展更新的突出阶段成果之一。
顶部驱动装置的出现，使得传统的转盘钻井法发生了变革，诞生了顶部驱动钻井方法。
该方法在1000多台海洋钻机和特殊陆地钻机上的成功使用，得到了使用者和市场的认同。
它的重要意义是促进了海上和陆地钻井技术自动化的进步；其另一个意义则在于：顶部驱动钻井使用自动化接单根起下钻设备，从而不必要再试制和研究始于20世纪60年代的方钻杆接单根方法。
顶部驱动钻井装置的旋转钻柱和接卸钻杆立根更为有效的方法。
该装置可起下28M立柱，减少了钻井时三分之一的上卸扣操作。
它可以在不影响现有设备的条件下提供比转盘更大的旋转动力，可以连续起下钻、循环、旋转和下套管，还可以使被卡钻杆倒划眼。
作为当前最新的钻井方式，有许多不同于方钻杆钻井的优点。
同以前的方法相比，顶部驱动钻井装置还有一些特定优点：1．节省接单根时间顶部驱动钻井装置不使用方钻杆，不受方钻杆长度限制，避免了钻进9米左右接单根的麻烦。
取而代之的是利用立柱钻进，大大节省了接单根的时间，从而节约了钻井时间。
2．倒划眼防止卡钻顶部驱动钻井装置具有使用28米立柱倒划眼的能力，可在不增加起钻时间的前提下，顺利地循环和旋转将钻具提出井眼。
在定向钻井过程中，可以大幅度地减少起钻总时间。
3．下钻划眼顶部驱动钻井装置具有不解接方钻杆钻过砂桥和缩径点的能力。
全液压钻机顶部驱动钻井装置
全液压钻机顶部驱动钻井装置一．顶部驱动钻井装置概述顶部驱动钻井装置ＴＤＳ（ＴＯＰＤＲＩＶＥＤＲＩＬＬＩＳＮＧＹＳＴＥＭ），是美国、法国、挪威近２０年来相继研制成功的一种顶部驱动钻井系统，取代了转盘带动方钻杆钻井的钻井技术。
全液压传动( 主绞车、转盘、泥浆泵均采用) 的石油钻机将成为常规机械传动钻机的换代产品之一。
全液压传动钻机的主要优点如下:a) 可方便与电脑相联接, 通过微电-电-液放大, 实现整套钻机的回转、升降和泥浆供应量的无级调节, 以实现钻井、升降电脑程序自动控制, 并可以大大减少井场操作人员。
b) 由于钻机旋转、升降和冲洗液的供给, 均可实现无级调速、调排量, 有优越的转速-扭矩、压力-排量性能曲线, 从而可通过电脑优选参数, 指令实现优选参数的钻进和提升时的恒功率调节, 提高工作效率, 并充分利用动力。
c) 可在钻井工艺的全过程实现安全操作。
这是由于液压系统优越的压力—力矩指示和过载自动保护所决定的( 过载即超液压、通过溢流阀卸荷) 。
d) 明显减轻设备质量和节约占用空间。
e) 对于全液压传动的泥浆泵还省去了一整套曲轴、齿轮传动机构和经常需要更换活塞的时间。
对于全液压传动的绞车, 还具有下钻时的安全制动, 没有转动时的运转惯性和具有大直径滚筒可使快绳平滑地运动和减少磨损等优点。
f) 可以与全液压顶部驱动、铁钻工、自动排放钻具、液压机械手和天车型液压钻柱运动补偿器组合而成全部钻井工艺过程的自动化操作系统。
二．国外全液压顶驱发展现状顶驱系统(TDS)开始从海洋石油钻机向陆地钻机发展；从直流电动机驱动为主向液压传动和交流变频电动机驱动方向发展；向简单化轻便化方向发展，质量减轻，尺寸减小，满足修井机和轻型钻机的要求。
而国内外正在对全液压驱动顶驱进行深入的研究。
加拿大Tesco公司套管钻机、挪威MH公司Ram Rig钻机和意大利Drillmec公司推出的HH系列全液压钻机已形成980～2 942 kN钩载系列产品。
顶驱
中国顶驱
1993年列入总公司重点科研计划，由勘探院 年列入总公司重点科研计划， 年列入总公司重点科研计划 机械所、宝鸡石油机械厂和大港油田承当研究。 机械所、宝鸡石油机械厂和大港油田承当研究。 1995年完成样机。1997年在塔里木 年完成样机。 年在塔里木60501井队 年完成样机 年在塔里木 井队 进行工业实验，适应多种复杂钻井要求， 进行工业实验，适应多种复杂钻井要求，完钻 井深5649m，垂深 井深 ，垂深5369m，水平位移 ，水平位移550m，井 ， 斜角70° 该井在试验阶段，起下钻约50次 斜角 °。该井在试验阶段，起下钻约 次， 多次遇阻遇卡， 多次遇阻遇卡，利用顶部驱动装置均能顺利通 过。
主要技术指标： 主要技术指标：名义钻井深度 6000m，最大钩载4500kN， ，最大钩载 ， 动力水龙头最大扭矩40kN.m， ， 动力水龙头最大扭矩 转速范围0~180r/min，无级调 ， 转速范围 速，直流电机最大输出功率 940kW，倾斜背最大倾斜角 ， （前倾角30°，后倾角15°）， 前倾角 ° 后倾角 ° 回转半径1350mm，最大卸扣 ， 回转半径 扭矩80kN.m，上卸扣装置夹 ， 扭矩 钻杆范围Φ 钻杆范围Φ89~ Φ216mm（3 （ ½~8 1/2"） ）
顶部驱动钻井系统
完成钻柱旋转钻进、循环钻井液、接立根、 完成钻柱旋转钻进 、 循环钻井液 、 接立根 、 上卸扣和倒划眼 等多种钻井操作， 如图15所示 等多种钻井操作 ， 如图 15所示。 顶部驱动钻井系统主要由以 所示。 下三部分组成： 下三部分组成： (1).导向滑车总成 (2).水龙头——钻井马达总成 水龙头——钻井马达总成 (3).钻杆上卸扣装置总成 该系统是当前钻井设备自动化发展更新的突出阶段成果之 一。实践表明，该系统可节省钻井时间20%~25%，并可预防 实践表明，该系统可节省钻井时间20% 25% 卡钻事故的发生，用于钻斜井、 卡钻事故的发生 ， 用于钻斜井 、 高难度定向井时经济效果尤 为显著。 为显著。
顶部驱动钻井装置
冷却系统
冷却系统用于对顶部驱动钻井装置进 行散热和润滑。
冷却系统还需要具备较高的可靠性和 耐久性，以确保装置的正常运行和使 用寿命。
它通常包括润滑油、冷却液等介质， 能够有效地降低装置在工作过程中的 温度 钻孔上方，以便进行更换或调整。
它通常包括电动或液压驱动的升 降机构，能够快速、准确地完成
海洋工程
在海洋工程建设中，顶部驱动钻 井装置可用于安装桩基、导管架 等结构，确保工程结构的稳定性
和安全性。
其他应用领域
地热能开发
在开发地热能源的过程中，顶部 驱动钻井装置可用于钻取地热井 ，为地热发电和供暖提供热源。
地下水开发
在地下水资源开发中，顶部驱动 钻井装置可用于钻取水井，为农 业灌溉、工业用水和生活供水提 供水源。
对损坏的部件进行修复或更换，恢复设备的正常功能。
预防措施
针对设备常见的故障，采取预防措施，减少设备故障 的发生。
谢谢
THANKS
电源供电
电机接通电源后开始工作。
钻头旋转
减速器驱动钻头旋转，实现钻孔作业。
减速器传动
电机通过减速器将高速旋转转化为低速大 扭矩输出。
历史与发展
历史
顶部驱动钻井装置最早起源于20世纪初，但直到20世纪末才开始广泛应用于石 油和天然气钻探领域。
发展
随着技术的不断进步，顶部驱动钻井装置在性能、稳定性和安全性方面得到了 不断提升和完善。未来，该装置将继续朝着更加高效、智能和自动化的方向发 展。
顶部驱动钻井装置能够提供连续的钻头旋 转，提高了钻井效率。
稳定性
安全性
该装置具有稳定的旋转和推进力，减少了 钻孔偏差和故障。
顶部驱动钻井装置具有完善的安全保护功 能，降低了操作风险。
顶部驱动钻井装置介绍
一、下管套 顶部驱动钻井装置配用500～750 t 吊环和足够额定提升能力的游动滑车， 就能进行额定重量500～650 t的下套 管作业。为留有足够的空间装水龙头， 必须使用4．6 m的长吊环。 将一段泥浆软管线同钻杆上卸扣装 置保护接头相连，下套管过程中可控 制远控内防喷器的开启与关闭，实现 套管的灌浆。 如果需要，也可使用悬挂在顶部驱 动钻井装置外侧的游动滑车和大钩， 配用Varco BJ规定吊卡和适当的游动 设备，按常规方法下套管。顶部驱动 钻井装置起下套管装置如图3—5所示。
3、下钻划眼。顶部驱动钻井装置具有不接方钻杆钻过砂 桥和缩径点的能力。
4、节省定向钻进时间。该装置可以通过28米立根钻进、循 环，这样就相应的减少了井下马达定向的时间。
5、人员安全。顶部驱动钻井装置，是钻井机械操作自 动化的标志性产品，终于将钻井工人从繁重的体力劳动中 解救出来。接单根的次数减少了2/3，并且由于其自动化 的程度高，从而大大减少了作业者工作的危险程度，进而 大大降低了事故的发生率。
四、顶部驱动装置操作过程
一、接立根钻进
接立根钻进是顶部驱动钻井装置普遍采用的方式。 采用立根钻进方法很多。对钻从式井的轨道钻机和可 带立根运移的钻机，钻杆立根可立在井架上不动，留 待下一口井接立根钻进使用。若没有立根，推荐两种 接立根方法：一是下钻时留下一些立根竖在井架上不 动，接单根下钻到底，用留下的立根钻完钻头进尺； 二是在钻进期间或休闲时，在小鼠洞内接立根。为安 全起见，小鼠洞最好垂直，以保证在垂直平面内对扣， 简化接扣程序。还应当注意接头只要旋进钻柱母扣即 可，因为顶部驱动钻井钻井马达还要施加紧扣扭矩上 接头。
二、接单根钻进 通常在两种情况需要接单根钻进。一种是新开钻井，井架中 没有接好的立根；另一种是利用井下马达造斜时每9．4 m必须 测一次斜。吊环倾斜装置将吊卡推向小鼠洞提起单根，从而保 证了接单根的安全，提高了接单根钻进的效率。接单根钻进程 序如下：
顶驱介绍
使用维护
国际工程公司装备部
主要ห้องสมุดไป่ตู้容
一． 二．
三．
四． 五． 六． 七．
八．
顶驱装置的定义 概述 顶驱装置的主要优点 顶驱装置的分类 顶驱装置的主要技术参数 VARCO顶驱的组成 顶驱的安装调试 顶驱的维护保养
一、顶驱装置的定义
顶部驱动装置（top drive drilling system） 石油钻机用驱动装置，由动力水龙头 和管子处理装置等组成，能驱动钻柱旋 转并具有旋紧或松开钻柱接头的功能， 可以沿导轨上下移动（也可前移）， 完成钻井作业（也可在小鼠洞作业） 的装置。
Chopper Unit截波系统
DC Bus Bars 直流母线
Cables from DC Bus to Chopper Unit 直流母线到截波器的电缆
Chopper Unit 截波系统
Status Lights and Trip Contact 指示灯
Cables from Chopper Unit to Breaking Resistor 截波系统到制动电阻的电缆
780 VDC
Electronics Box 电控箱 CUVC and CBP cards CUVC和CBP卡
PSU2 Board PSU2板
AC Power Source
PLC Profibus Cable PLC总线
Inverter Controller 逆变器
Variable Frequency Drive变频驱动
5、管子处理装置
是顶部驱动装置的重要部 分之一，可以大大提高钻井 作业的自动化程度。 主要部件 背钳 IBOP 倾斜机构 回转机构 吊环 吊卡
6、旋转头/旋转吊环联接环
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4500kN
渤钻第三钻井工程分公司
渤 海 钻 探 工 程 公 司
二、顶驱的结构
顶部驱动钻井装置主要有以下部件和附件组成:
1、水龙头－－钻井马达总成（关键部件）； 2、马达支架/导向滑车总成（关键部件）； 3、钻杆上卸扣总成（体现最大优点的部件）； 4、平衡系统；
5、冷却系统；
6、顶部驱动钻井装置控制系统（电、液）； 7、可选用的附属设备。
渤钻第三钻井工程分公司
渤 海 钻 探 工 程 公 司 动力水龙头
风冷电机 液压阀组
风冷装置
刹车机构 总成
散热器 主电机 提环 鹅颈管
减速箱
冲管总成
渤钻第三钻井工程分公司
渤 海 钻 探 工 程 公 司
旋转头 倾斜机构 背钳
吊卡
管子处理装置
渤钻第三钻井工程分公司
渤 海 钻 探 工 程 公 司 司钻操作台
渤钻第三钻井工程分公司
渤 海 钻 探 工 程 公 司
DQ70BSC 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 6.1 m 600 VAC ～120Hz 75kN.m φ87 ~φ203mm 13.5 t 50kN.m 0～220rpm 400HP×2 前30º ，后55º 7000 m
三.顶驱的远程结构
型号DQ70BS
电控系统 液压源
渤钻第三钻井工程分公司
渤 海 钻 探 工 程 公 司
谢谢
渤钻第三钻井工程分公司
渤 海 钻 探 工 程 公 司
1、什么是顶部驱动钻井装置？
顶驱——就是可以直接从 井架空间上部直接旋转钻柱， 并沿井架内专用导轨向下送 进，完成钻柱旋转钻进，循 环钻井液、接单根、上卸扣 和倒划眼等多种钻井操作的 钻井机械设备。
渤钻第三钻井工程分公司
渤 海 钻 探 工 程 公 司
顶驱的组成
主要有三个部 分组成：导向 滑车总成、水 龙头-钻井马达 总成和钻杆上 卸扣装置总成。
渤钻第三钻井工程分公司
渤 海 钻 探 工 程 公 司
中国顶驱
我国从20世纪80年代末开始跟踪这一世界先进技术， 1993年列入原中国石研究所、宝鸡石油 机械厂及大港石油管理局等单位联合承担试制开发任务。 1995年完成样机，1997年4月样机安装在塔里木 60501钻井队钻机上进行工业试验，完钻井深5649m，垂 深5369 m，水平位移550 m，井斜角 70度 ，DQ-60D型 顶驱研制成功，标志着我国成为世界上第五个可以制造顶 部驱动钻井装置的国家 。
渤钻第三钻井工程分公司
渤 海 钻 探 工 程 公 司
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) （5000m/3150kN）
顶部驱动钻井装置 （DingQu）