顶驱的结构
顶驱解体图
。 i.旋转头。旋转头可自由旋转。
作用：当钻杆上卸扣装臵在起钻中随钻柱部件 旋转时，它能始终保持液路气路的连通。
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
油路、气路。 零件号：79853 79854 各一个
密封槽
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
旋转头分解图
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
安装中的齿轮箱。
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
新旧对比 过滤了的润滑油通过主止推轴承，上轴承，再经过齿轮间隙连续循环
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
S管
中心衬管
鹅颈管
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
盘式刹车系统
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
电机空心轴花键与行星齿轮配合
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
行星齿轮组
k.上轴承。
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
齿轮箱刹车机构剖面图
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
顶驱电机 安装好的盘式刹车系统。
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
2007年8月25日中心衬管 刺漏，泥浆侵入齿 轮箱。虽然我们做 了无数次清洗工作， 但齿轮箱底部沉淀 的泥浆及油泥是无 法循环出来的，聚 集沙粒随驱动杆旋 转磨损油封导致油 封失效，造成齿轮 油漏失。 d.齿轮箱内部。由上至 下依次为主止推 轴承、下轴承、 轴封等组成。 油封
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
盘刹特写
二.Varco IDS-1顶驱内部结构（机械部分）
顶驱(机械)培训PPT课件
检查齿轮箱油位、齿轮磨损情况、轴承是 否松动等，及时更换润滑油和磨损件，调 整轴承间隙。
05
顶驱(机械)安全操作规程
Chapter
安全操作注意事项
01
严格遵守安全操作 规程，确保人员和 设备安全。
02
操作前检查设备各 部件是否完好，如 有异常及时处理。
03
操作过程中保持注 意力集中，禁止分 心或做与工作无关 的事情。
04
顶驱(机械)维护保养
Chapter
日常维护内容及方法
清洁工作
清除顶驱表面的油污、 泥土等杂物，保持外观
整洁。
润滑保养
对顶驱各润滑点进行定 期润滑，确保机械运转
顺畅。
紧固检查
检查并紧固各连接部位 的螺栓、螺母等紧固件
，防止松动。
电气系统维护
检查电气线路、插头、 插座等是否正常，确保
用电安全。
定期保养周期与项目
采用优质材料和先进制造工艺， 确保顶驱在恶劣环境下长时间稳 定工作。
高适应性
可根据不同钻井需求和地质条件 进行定制和调整，提高钻井效率 和质量。
03
顶驱(机械)工作原理
Chapter
动力传递过程
01
02
03
电机驱动
通过电动机提供动力，经 过减速机构将动力传递给 驱动轴。
液压驱动
利用液压泵将液压油压力 能转换为机械能，通过液 压马达驱动顶驱旋转。
工作流程与操作规范
工作流程：启动→初始化→自检→待机→接受 指令→执行动作→反馈状态→停机。
01
启动前应检查各部件是否完好，油位、油 温是否正常。
03
02
操作规范
04
操作过程中应注意观察顶驱运行状态，发 现异常及时停机检查。
顶驱系统与传统转盘系统的区别
顶驱系统与传统转盘系统的区别顶驱系统和传统转盘系统是石油钻井作业中常用的两种钻机装置。
它们在设计和功能上存在一些差异，本文将从结构、工作原理和应用等方面对两者进行比较，详细探讨顶驱系统与传统转盘系统的区别。
一、结构区别顶驱系统是一种安装在钻井井口上方的设备，包括顶驱、钻杆和钻头。
顶驱是由电动机、液压系统、控制系统等部件组成，可以实现沿着井眼轴线上下移动，同时以高转速旋转钻杆。
钻井液通过钻杆中的内腔进入钻头完成钻井作业。
传统转盘系统由转盘、钻杆和钻头组成。
转盘是固定在钻井井架上的圆盘状设备，通过转盘将扭矩传递给钻杆，从而使钻杆旋转，完成钻井作业。
二、工作原理区别顶驱系统是通过电动机驱动顶驱旋转，产生扭矩，然后通过钻杆将扭矩传递到钻头。
顶驱系统的主要工作原理是通过顶驱调整进给速度和扭矩来控制钻进过程，使得整个钻井作业更加灵活高效。
传统转盘系统是通过转盘将扭矩传递到钻杆，使其旋转。
传统转盘系统在旋转过程中不能调整扭矩和进给速度，钻井作业的灵活性和控制性相对较低。
三、优势与适用场景区别顶驱系统具有以下优势：1. 提高钻进效率：顶驱系统可以实现较大的转速和扭矩输出，提供更大的钻进力和速度，加快钻井作业进度。
2. 减少人工劳动：顶驱系统通过自动化控制，减少了人工操作，提高了工作安全性。
3. 降低故障率：顶驱系统的电动机和液压系统能够实时监测工作状态，及时预警并修复故障，提高设备的稳定性和可靠性。
传统转盘系统适用于以下场景：1. 井深较浅：传统转盘系统对井深的要求相对较低，适用于井深较浅的钻井作业。
2. 作业环境受限：传统转盘系统由于结构简单，适应性较强，可以适用于一些特殊的作业环境，如受限空间。
四、发展趋势随着钻井技术的不断发展，顶驱系统在石油钻井领域的应用逐渐增多。
相比于传统转盘系统，顶驱系统具有更高的钻进效率和更好的控制性能，将成为钻井作业的重要发展方向。
综上所述，顶驱系统与传统转盘系统在结构、工作原理和应用等方面存在显著差异。
顶部驱动装置的简介
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。
简要分析顶部驱动装置的性能构造与使用特点
简要分析顶部驱动装置的性能构造与使用特点结合实际对顶部驱动装置的性能构造和使用特点进行分析，首先阐述顶驱装置组成与结构特征，其次详细讨论顶驱装置的改进优化方向，希望分析后能够给相关工作人员提供一些参考。
标签：顶部驱动；装置；性能构造；使用特点1顶驱装置组成与结构分析1.1 水龙头—钻井马达总成该部分就是顶驱装置中非常关键的组成部分，其中包含有马达、变速箱、刹车装置、水龙头等关键的部分，该部分的作用在于钻井施工中的旋转钻井、上卸扣部分的处理，可以由水龙头为整个部分提供循环井液，以保证钻井施工的顺利进行。
根据不同的工作原理，可以将马达分为电动与液动两种形式。
在整个结构中，一般需要设置一台或者两台马达，然后使用齿轮机达到减速的目的，可以有效的提升钻井动力。
某油田在进行钻井施工中选择使用的是DQ—60D1 型顶驱采用ZL490/390 直流电动机驱动，电动机立式安装，输出轴直接与齿轮轴连接起来，然后在通过驱动主轴来进行钻进施工。
因为电枢运动的转速与电枢的电压成正比，电机额定输出扭矩与电流成正比关系，所以立式中空直流电机的转速能够通过电枢电压的无极变速来进行速度的调整。
主电机的上部位置上需要安装一台冷却用的鼓风机装置，冷却的过程中可以先将风压至主电机的接线盒中，然后再通过电机与电枢定子间的间隙进行移动，在下部双层金属网的位置上直接排出到系统外。
1.2 钻杆上卸扣装置总成这是顶部驱动系统中非管关键的组成部分，其主要的组成部分有转头、背钳、内防喷器以及操作部分、取送结构部分、吊环吊卡等结构部分组成。
该部分的主要作用就是保证下钻作业的正常进行，其主要应用在取送钻杆、上卸扣两个部分功能，井喷时遥控内部的防喷器将钻柱内部的通道关闭，可以在任何的高度位置上进行电机上卸扣。
综合分析当前所应用的常见顶驱背钳结构部分，环形背钳在使用中可以自动定心，卡紧效果最好，还具备较强的应用性能，这种结构形式较为简单，后期的维护也非常的方便，是当前最常使用的结构方式。
顶驱结构
第二章顶部驱动钻井装置的结构本章将简述顶部驱动钻井装置的主要部件和选择件。
各主要部件在用户服务手册中都有独立章节予以叙述，不同类型钻机专用设备在操作说明书里有叙述。
顶部驱动钻井装置由以下主要部件和附件组成：l）水龙头-钻井马达总成（关键部件之一）；2）马达支架/导向滑车总成（关键部件之一）；3）钻杆上卸扣装置总成（关键部件之一，它是体现顶部驱动钻井装置最大优点的设备）；4）平衡系统；5）冷却系统；6）顶部驱动钻井装置控制系统；7）可选用的附属设备。
第一节水龙头-钻井马达总成水龙头-钻井马达总成是顶部驱动钻井装置的主体部件，见图2-l。
它由水龙头、马达和一级齿轮减速器组成。
钻井水龙头额定载荷是6500 kN；采用串激（或并激）直流电动机立式传动，驱动主轴。
轴上端装有气动刹车（16VC600气离合器）。
当气压为0.62 MPa时，可产生47.5 kN•m的扭矩，用于马达的快速制动。
这是由于主轴带动质量很大的钻具旋转时，旋转体转动惯量大，惯性则大，因此立即刹止，改变运动方式是不易的，故要有气刹车刹止才能克服惯性，制止钻具的旋转运动。
马达轴下伸轴头装有小齿轮（Z=18），与装在主轴上的大齿轮（Z=96）相啮合，主轴下方接钻杆柱，最大转速为430 r/min。
钻井时，当马达电枢电流为1325 A时，间隙尖峰扭矩51.5 kN•m，而当电流为1050A时，连续运转扭矩为39.1kN•m，主轴转速可达180r/min。
由上可见，水龙头-钻井马达总成包括下述主要部件：。
1）钻井马达和制动器（气刹车）2）齿轮箱（变速箱）；3）整体水龙头；4）平衡器。
以下将分别对每个部件进行说明。
一、钻井马达在TDS－3S型顶部驱动钻井装置上安装的是1100/1300hp的并激直流钻井马达。
马达配置双头电枢轴和垂直止推轴承。
气刹车用于承受钻柱扭矩，避免马达停车并有利于定向钻井的定向工作。
气刹车由一个远控电磁阀控制。
如需要输出扭矩和齿轮传动比卡片，可参阅用户手册。
顶部驱动钻井装置简介
顶部驱动钻井装置简介目录•顶部驱动钻井装置概述•顶部驱动钻井装置结构组成•顶部驱动钻井装置工作原理与性能特点•顶部驱动钻井装置安装与调试•顶部驱动钻井装置操作与维护保养•顶部驱动钻井装置在石油工程中的应用实例01顶部驱动钻井装置概述定义与基本原理定义顶部驱动钻井装置，简称顶驱，是一种直接安装在钻柱顶端，能够旋转钻柱并施加扭矩的钻井设备。
基本原理通过电动机或液压马达驱动齿轮减速机构，将扭矩传递给钻柱，同时通过控制系统实现钻柱的旋转、提升、加压等操作。
发展历程及现状发展历程顶驱技术起源于20世纪60年代，经历了从机械式到电动式、从单一功能到多功能的发展历程。
随着技术的不断进步，顶驱已经成为现代钻井技术的重要组成部分。
现状目前，顶驱技术已经广泛应用于石油、天然气、地热等领域的钻井作业中。
随着非常规油气资源的开发，顶驱技术也在不断发展和创新，以适应更复杂、更恶劣的钻井环境。
应用领域与市场需求应用领域顶驱主要应用于石油、天然气、地热等领域的钻井作业中。
它可以提高钻井效率、降低钻井成本、减少井下事故等。
市场需求随着全球能源需求的不断增长和非常规油气资源的开发，顶驱市场需求将持续增长。
同时，随着环保要求的提高和技术的进步，市场对顶驱的性能、可靠性、安全性等方面也提出了更高的要求。
02顶部驱动钻井装置结构组成提供驱动力，驱动传动系统工作。
柴油机或电动机液压泵站冷却系统为控制系统和辅助系统提供液压动力。
对动力系统进行冷却，确保其在高温环境下正常工作。
030201将动力系统的输出转速和扭矩调整到适合钻井作业的范围。
变速箱实现传动系统与动力系统的连接与断开，方便操作和维护。
离合器将动力传递给钻井装置的其他部分，如转盘、绞车等。
传动轴主控制器对整个顶部驱动钻井装置进行集中控制，实现自动化操作。
传感器监测钻井装置的工作状态，如转速、扭矩、温度等，并将数据传输给主控制器。
执行器根据主控制器的指令，控制传动系统、辅助系统等的工作。
顶驱结构及原理课件
顶驱结构及原理
顶驱操作
v7、使用管子处理器时，在油泵运转情况下，先搬动顶驱上的阀手柄选 择进行上扣或卸扣， 确认各液压缸在正确位置，按动按钮直到上、卸扣 整个动作完成，松开按钮液压缸自动复位，在完全复位后方可进行重复 动作。 v8、使用摆臂时，提醒其它人员，拨动按钮气囊充气，吊臂摆出；拨回 按钮气囊放气，吊臂靠重力回位。 v9、运转时应随时注意检查 v1)、各个螺栓紧固情况。 v2）、顶驱水龙带、冲管、由壬接头有否泄漏，刺裂情况。 v3）、检查液压泵、气源压力是否正常。 v4）、检查顶驱各部分振动情况。 v5）、润滑油、液压油、气管线是否泄漏，油温是否正常。 v6）、注意倾听顶驱工作时的声响有无异常。 v7）、检查上下考克是否在正确位置使用，开关是否灵敏。 v8）、检查润滑油泵的运行情况。
顶驱结构及原理
顶驱结构及原理
顶驱保养
v每日检查顶驱齿轮箱的油位。油位在油标玻璃管的中间为 合格，该项工作需在顶驱停止状态下检验为准（1点）。 v每班给顶驱的冲管盘根注黄油保养（1点）。 v每10天对顶驱调整杆的两端轴承注黄油保养（2点）。 v每日对顶驱旋转头的黄油嘴注黄油保养（5点），并检查旋 转头的下部轴承的密封是否有泄漏现象。 v每日对IBOP驱动杆及其附件的黄油嘴注黄油保养（6点）， 并检查其各部件连接螺栓及开口销的情况，发现问题及时处 理。
顶驱结构及原理
顶驱结构及原理
顶驱结构
5、托架总成与扭矩管
IDS托架总成在反扭矩管上移动。它还对钻井马达起支持作用。 两个反扭矩托架臂和12个独立润滑的驱动滚轮，将高达 38000ft-lbs的钻井扭矩传输到扭矩梁。钻井电动机装置通过电 机的两个耳轴与托架扭矩反抗臂连接。当上、下移动移动扭矩 管时，耳轴能使电动机与钻杆成一直线。扭矩梁通过扭矩臂和 托架反抗IDS的转矩。
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顶驱的结构
杨长水
天津工程技术学院设备班
渤海钻探五公司70169钻井队
1、什么是顶驱？
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。
天津工程技术学院设备班
天津工程技术学院设备班
渤海钻探五公司70169钻井队
小 结 以上我们共同学习了顶驱的结
构，大概了解了其构成组件和功能，
希望大家在以后的使用中加强维护
保养，以延长其使用寿命。
天津工程技术学院设备班
渤海钻探五公司70169钻井队
天津工程技术学院设备班
倾斜油缸安装位置示意图
天津工程技术学院设备班
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•
侧挂式背钳
侧挂式背钳结构组成
天津工程技术学院设备班
渤海钻探五公司70169钻井队
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
500RPM 2500RPM
天津工程技术学院设备班
渤海钻探五公司70169钻井队
回 转 头
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•
钻柱丝扣防松装置
上牙嵌体
牙板
下牙嵌体
螺栓
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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 55°。摆动的水平距离与 吊环长度有关。
刹车封板
散热器
刹车钳
刹车安装
天津工程技术学院设备班
渤海钻探五公司70169钻井队
冲管与鹅颈管总成
天津工程技术学院设备班
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冲管总成
公制
英制
天津工程技术学院设备班
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减速箱
减速箱
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减速箱喷射润滑
旋转头
IBOP机构
倾斜机构
背钳
吊卡
管子处理装置
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平衡系统
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主电机和风冷电机
风冷电机
主电机
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
刹车片 刹车盘 刹车封板 套筒
主体重量
总体长度 输入电压 频率范围 6.1 m 600 VAC ～120Hz
13.5 t
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液压阀组
刹车机构总成
动力水龙头
风冷电机
风冷装置 散热器
主电机 提环 鹅颈管 冲பைடு நூலகம்总成
减速箱
天津工程技术学院设备班
渤海钻探五公司70169钻井队
名义钻深（7000m/4500kN) （5000m/3150kN） 顶部驱动钻井装置（DingQu）
天津工程技术学院设备班
渤海钻探五公司70169钻井队
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 75kN.m φ87 ~φ203mm 50kN.m 0～220rpm 400HP×2 前30º ，后55º 7000 m 4500kN
渤海钻探五公司70169钻井队
北石顶驱结构及组成
司钻操作台
本体 导轨
型号DQ70BS
电控系统
液压源
天津工程技术学院设备班
渤海钻探五公司70169钻井队
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