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石油装备新技术题目：顶驱下套管技术姓名：老师：学号：专业：机械电子工程顶驱下套管技术西南石油大学，成都610500摘要：下套管作业是钻井作业过程中的一个非常重要的环节,作业质量好坏直接影响固井质量、采油产量及油井的寿命。
顶驱下套管技术具有作业效率高、套管上扣质量高、现场作业安全度高、劳动强度低等优点。
通过对顶驱下套管技术的工作原理，结构，技术参数的研究，对顶驱下套管技术具有重大工程指导意义。
关键词：顶驱；下套管；原理机构1.引言石油钻井工程是石油工业中一项为石油天然气增储上产而开辟油气通道和采集地下信息的入地工程。
下套管作业作为钻井工程中的的一项常规作业，是指把大直径管子（套管）按照设计下放到裸眼井的预定深度的作业。
套管是指从地表下入已钻井眼作为衬壁的管子，根据下入阶段和深度不同依次分为导向套管、表层套管、技术套管、生产套管和射孔段等，如图1-1所示。
1-1套管结构图1.1.常规下套管技术常规的下套管工艺流程是使用简易吊卡提升单根套管；安装对扣护套对扣；在连接时使用液压套管钳旋转顶部套管单根；启动上部气动卡瓦，松开下部钻台启动卡瓦，使上部气动卡瓦支撑套管柱的全部重量，下放套管柱；按要求及时向套管柱内灌注泥浆，完成一根套管下入井内【1】。
重复以上流程，直至把全部套管连接并下入井底。
传统下套管技术存在如下缺点：（1）套管旋扣操作复杂、扭矩不易精确控制；（2）悬挂在井眼中的套管柱不能旋转；（3）不能根据需要随时循环泥浆；（4）下套管作业效率不高，存在极大的安全隐患。
图1-2 常规下套管作业1.2.顶驱钻井系统为避免传统下套管技术作业的缺点[1]，在下石油装备领域，顶驱钻井系统已成为代替传统下套管技术的一种必然趋势。
顶驱套管送入装置是一种基于顶部驱动钻井系统，集机械、液压于一体的新型套管送入装置，该装置需针对不同规格的套管配套相应系列工具，以适应相同规格各种常用壁厚的下套管作业。
利用顶驱套管送入装置进行下套管作业具有作业效率高、套管上扣质量高、现场作业安全度高、劳动强度低等优点，大大减少下套管遇卡、遇阻等潜在的安全危害，极大地提高了下套管作业的成功率，可降低或避免井下事故的发生，降低钻井综合成本。
浅谈顶驱下套管工艺的研究与应用浅谈顶驱下套管工艺的研究与应用摘要新疆吉木萨尔吉25井区致密油勘探开发钻井项目是2011年新疆油田投资的钻井工程合同，油田位于新疆吉木萨尔南部，所钻水平井因地下情况复杂，施工卡钻频繁，顶驱在钻井施工中为预防事故的发生提供了强有力的保障，发挥了它的作用，但在下套管作业中因现场作业人员，缺乏对其辅助功能的了解，不仅浪费了设备资源，增加了劳动强度，并且给作业的完成带来了极大的困难。
本文通过介绍顶驱机械臂和管具处理装置的结构及性能并应用于下套管的实践中，既充分发挥了顶驱所应有的作用，又消除了在下套管时因不了解辅助装置功用，所造成的困难，从而减轻了劳动强度又提高了工作效率。
关键词顶驱机械臂管具处理装置套管工艺流程效率顶驱（TOP DRIVER DRILLING SYSTEM）是近几年才发展起来的新设备，在国外已得到普遍应用。
因为它既减轻了工人的劳动强度又提高了钻井工作效率。
我国前后相继引进了数十台顶驱并应用于海外、南疆及特殊井项目。
在使用中因对设备所具有的功能和用途认识不足，因而造成一些不必要的麻烦，甚至影响了作业的进度。
在新疆吉木莎尔吉25 井区吉251-H 井下套管，水平段长1045米，因为不了解顶驱机械臂和管具处理装置的功能和用途，进行作业时把顶驱当做一个简单的挂件使用，结果给作业的进行造成了极大的困难，在长达2 小时内仅仅下了一根套管，这不仅增加了工作量造成了设备资源的浪费，最主要的是影响了工作进度。
错误的行动导致了错误的结论：顶驱与导轨连接限制了套管摆动的自由度，是造成下套管难的主要原因。
一、工艺难点1.难点。
在下套管作业时，最初几根套管连接较为困难，第一根套管和第二根套管连接难度最大，并且这个难度随着套管直径的增大而增加，套管直径越大，刚度越强。
在刚开始下套管作业时，座卡下端套管根数较少时悬重较轻，上套管基本处于自由状态，轻微的力量就可能使上套管晃动，下套管移位。
顶驱下套管装置介绍作者：初德军邢志彪来源：《中国机械》2014年第16期摘要：海洋石油勘探开发作业中深井、大位移井、大斜度井作业量不断增加，常规下套管方式已经不能满足对作业安全性和时效性的要求。
顶驱下套管装置是一种基于顶驱系统用于下套管作业的集机械、液压于一体的装置。
它将顶驱、套管钻井技术的优点组合起来，使套管柱同时完成旋转、提放及泥浆循环等工作，从而实现一次将套管下到井底。
关键词：套管；遇阻；泥浆循环；执行器；封隔器皮碗；引导矛头引言近年来四海地区大位移大斜度的深井作业数量明显增加，目前普遍使用的常规下套管方式存在诸多弊端，如对井眼规则性、井壁稳定性及钻井液的性能等要求很高，已经不能满足该类井下套管作业对其安全性、时效性的要求。
世界上多家石油装备公司一直在积极的开发安全、时效性强、操作简单的下套管设备。
如：（1）美国BJ公司开发出一种用于油田下套管和油管作业的全机械化系统。
可用于下7〞～36〞的套管，大大提高了作业的安全性和效率；（2）美国威德福公司开发了一种用于套管钻井的内驱动套管系统，该系统机能安全快速地连接单根套管，也能够驱动深度不超过4500m的9-5/8〞～13-3/8〞套管柱或深度不超过1500m的（16〞～20〞）套管柱；（3）加拿大Tesco公司研制出一种先进的套管驱动系统，该系统根据不同规格的套管分外驱动和内驱动两种，分别适用于（4-1/2〞～7〞）套管和7〞～9-5/8〞套管，在遇到困难井眼时配套附件还可以扩眼；以上新型下套管设备都可以在下套管作业时使套管柱同时完成旋转、提放及循环钻井液等工作，最大限度地保证了套管能正常下到井底。
1.传统下套管装置的缺点传统的下套管方式不仅效率低、质量差，而且动用的人员多、风险高，遇到缩径井段时处理问题能力不足，在位移和斜度较大的井进行下套管作业风险较高，具体问题如下：1.1.由于下放遇阻而无法将套管下到设计位置；1.2.要求井壁极为规则，对于全角变化率大的井段要求反复大幅度活动钻具；1.3.对下套管过程中的静止时间要求很短，套管柱较长时间静止不动时可能发生的套管与井壁粘卡；1.4.由于激动或套管泥浆灌注不足可能发生的井控情况；1.5.由于采用套管异径过渡接头进行泥浆循环而产生套管丝扣被损坏的危险；1.6.对于地层承压能力较差，钻井过程中发生过漏失或者有潜在漏失层的井，采用常规下套管方式作业风险很高；1.7.下套管遇阻后无法继续时，需要将套管柱起出，重新组合通井钻具对井眼进行净化、划眼并二次下套管，明显的降低时效；1.8.自动化程度低，需要使用套管动力钳，大吨位游动吊卡、套管扶正台、单独的套管泥浆灌注或循环工具或管线等器具，作业所需的人员多且劳动强度大，风险高，效率低。
小修作业顶驱技术的探究与实践摘要：小修作业在油田中占据重要位置，在生产实践过程中，小修作业经常面临一些技术难题，比如：化学堵水、压裂等措施后冲砂无进尺，受井深、井斜影响螺杆钻压裂砂、钻灰进尺慢，导致了小修作业成本增加和交井成功率降低。
本文从顶驱工艺设备的结构原理、优化改造、操作要领及现场应用，探究小修作业过程中顶驱技术的推广应用，拓宽小修作业施工范围，提高小修施工水平和降本增效能力。
关键词：修井作业；小修；压裂；顶驱技术；钻磨施工目前，辽河油田进入开发中后期，油水井数量多、投产时间长，油气水井“病、老、坏”现象严重，对小修作业的需求与日俱增。
但是，部分小修工作量中会遇到深井钻灰、钻冲压裂砂、套铣桥塞等施工，常规小修作业已经无法满足施工需求。
1 问题分析由于井深地层温度高，地质结构复杂等原因往往会出现挤注灰的灰面高、化学堵水后产生胶结物、压裂后压裂砂胶结严重等后果，在传统方式上是使用螺杆钻及配套工具解决这些难题。
但在实际施工过程中，我们发现螺杆钻存在以下问题：①螺杆钻不能保持恒定功率，钻体易堵塞、钻压难以掌控，易发生上部管柱反转，使水龙带缠绕于管柱上，不但影响作业效率，还给施工增加许多安全隐患；②螺杆钻的使用受井深及井内温度的限制。
井深超过3000m、井温超过120℃。
螺杆钻即失去效力；③螺杆钻受井眼大小限制，小井眼常规螺杆钻下不去，小直径螺杆钻扭矩过小，强度低，转子容易脱落，容易发生井下事故，给修井作业带来困难。
2 措施研究针对以上问题，开展了修井旋转作业設备的攻关立项。
通过借鉴钻井顶驱结构和国外修井顶驱的应用情况，确定了液压传动无级变速的顶驱工艺设备方案。
经过作业现场反复试验、持续改进，研制出适合小修作业的顶驱设备和配套工具，实现了小修无钻台旋转作业，解决了小修复杂施工难题，并消除了钻磨作业的安全隐患。
2.1 修井顶驱设备的研制修井顶驱设备包括传动系统和液控系统。
传动系统由提升短接、鹅颈管、壳体、中心轴、下接头、扭矩控制绷绳等组成，动力系统由液压泵组、高压软管、控制台、电机等组成。
石油钻井工程中顶驱旋转下套管技术研究发布时间：2022-06-22T08:39:52.654Z 来源：《科技新时代》2022年6期作者：李巍[导读] 顶驱下套管技术有效利用顶驱优势，在钻井过程中能够根据实际钻井情况，实现旋转和钻井液的循环同时进行，保证钻井的效率。
本文主要对顶驱旋转下套管技术的应用操作进行介绍，通过技术分析和实际效果介绍，可以看出此技术应用具有较大的优势，尤其对复杂地层中的钻井过程，既能保证下套管的质量，还能提升效率。
李巍中国石油集团长城钻探工程有限公司顶驱技术分公司北京 100101摘要：顶驱下套管技术有效利用顶驱优势，在钻井过程中能够根据实际钻井情况，实现旋转和钻井液的循环同时进行，保证钻井的效率。
本文主要对顶驱旋转下套管技术的应用操作进行介绍，通过技术分析和实际效果介绍，可以看出此技术应用具有较大的优势，尤其对复杂地层中的钻井过程，既能保证下套管的质量，还能提升效率。
关键词：企业市场开发；信息化转型；数字化提升1引言传统的下套管方式是借助动力套管钳旋转套管上扣，在下套管的过程中不能进行钻井液的循环，此方式不仅需要人力多，还会存在极大的操作风险。
在钻井过程中，如果出现复杂地层情况，如缩径和全角度变化率大的井段，很容易出现套管与井壁的长时间接触摩擦，发生粘卡情况。
在下放套管过程中遇阻无法正常下放时，一般需要将套管全部提起，重新组合钻具进行通井，极大地降低了工作效率。
据相关数据统计，接近一半的井下破坏和质量问题是因下套管方式不合理导致，因此可以看出下套管的合理性和有效性能够直接保障钻井的质量。
顶驱下套管技术是一种新型技术，集机械和液压控制于一体，能够充分发挥顶驱的应用优势，同时钻井过程中可以有效对钻井液进行循环，可以有效保持井眼的清洁性和尺寸，确保下套管作业能够安全稳定的运行。
顶驱套管技术促进了我国钻井设备自动化和机械化控制的发展，具有良好的推广应用价值。
2顶驱旋转下套管技术简介及优势在油气田开发过程中，如果油气井的套管一旦存在一定程度的损害，则会导致整口井面临不可挽救的后果，造成巨大的经济损失。
井下作业顶驱修井工艺技术探讨摘要：本文探讨新型的修井顶驱装置及相关的顶驱修井工艺，是针对顶驱装置的特性进行深入研究和设计的。
可以减少修井占地面积，减少一次性投资，提高机动灵活性，采用顶驱修井技术，对建筑物进行限井大修工，能够避免拆楼、改高压线、修路、整修井场。
关键词：井下作业；顶驱；修井工艺技术前言：随着油田的开发，生产技术越来越复杂，常规油井的问题越来越多，工作量逐年增加。
这些问题如果不及时纠正，会对油田采收率、单个油井的效率和当地的开发计划产生重大影响，并使周围的许多油井面临风险。
一、修井顶驱工作原理它两个主要部分组成：液压泵站和顶驱。
液压泵站：提供电力供应，它由一个电源控制系统、一个电机、一个液压泵组和一个操作控制系统组成。
顶驱具有旋转功能，驱动螺旋的旋转。
它主要由短吊节、护套、内部送料系统、扭矩平衡系统、变速装置、输出系统、鹅颈管和密封装置等组成。
利用液压传动原理，由电动机带动顶驱内部齿轮转动，采用齿轮传动技术，带动油管或钻杆进行转井作业。
它取代了丝锥、方钻杆和旋转台的作用，并根据负载扭矩的变化自动改变转速。
还有一个零功率的软启动，后停和独立旋转。
软启动，即在额定功率范围内由恒定的控制机制自动调节速度，防止在扭矩过大的情况下损坏设备。
零功率，即过载保护，确保在超过机头驱动的额定扭矩时，主轴不会从输送机上滑落，从而避免了钻头卡住的安全风险。
反扭矩是指100%的扭矩被扭矩齿轮组的内部和外部平衡装置所消除。
通过独立循环实现了长寿命和易维护，循环和冷却系统相互独立，不受循环液的限制。
二、顶驱修井井控措施井控措施：单流阀必须安装在磨铣钻具串的下部。
SFZ18-14单闸板防喷控制器全过程安装。
在施工过程中，不断观察溢流情况，发现溢流有上升趋势时，应立即停止施工，抓紧安装油管接头，并在关闭SFZ18-14单口防渗漏控制器前，请上级部门等到油套环型空间溢流控制完成后再采取相应措施。
油管、自封芯和钻杆的选择规格必须匹配，不能随意选择；SFZ18-14钻头闸门防喷控制器磨停后，油管挂钩、井口螺丝要固定好。
浅析顶驱旋转下套管技术王峰; 崔波; 贾军; 向东; 王辛涵; 黄可文【期刊名称】《《中国设备工程》》【年(卷),期】2019(000)014【总页数】3页(P115-117)【关键词】顶驱; 下套管作业系统; 驱动工具; 建议【作者】王峰; 崔波; 贾军; 向东; 王辛涵; 黄可文【作者单位】渤海钻探管具技术服务分公司河北沧州 062552【正文语种】中文【中图分类】TE2421 顶驱旋转下套管的背景常规下套管方法是利用动力套管钳旋转套管上扣。
在下套管期间不能进行钻井液循环、套关柱旋转和上下活动，该方法不仅效率低、动用的人员多，存在的风险也高。
在油气田的勘探开发中，深井、大位移井、大斜度井等高难度井越来越多。
在这些井的下套管作业中，会面临各种各样的问题，如难以下入缩颈及全角变化率大的井段；在套管长时间与井壁接触易时发生粘卡；下入套管柱时产生压力激动压漏地层；遇阻后无法下入时，需要将套管柱全部起出，重新组合通井钻具进行通井，降低作业时效等问题。
根据统计分析，30%～50%的井下损坏或质量问题是由于下套管操作不当造成的。
由此可见，控制作业质量和防止套管事故发生的关键是下套管操作，也是提高下井套管质量的关键工序环节。
随着井下套管作业的要求越来越严格，国内常规下套管方法越来越无法满足这些高难度的要求。
顶驱旋转下套管装置是一种安装在顶驱系统上，集机械、液压控制于一体的下套管设备，可作为国内钻井广泛使用的套管钳等工具的替代品。
充分发挥顶驱的优点和实用性，既实现了套管柱的自动连接，又提高了旋转套管和循环泥浆的能力，大大降低了套管阻力，套管粘连等安全隐患。
它大大提高了套管运行的速度和成功率，为设备提供了保障。
作为国内钻井设备的重大技术升级，顶驱套筒装置促进了我国钻井设备机械化和自动化的发展。
它主要扩大了顶驱的应用范围，具有良好的推广价值和市场前景。
2 顶驱旋转下套管的国内外技术情况2.1 国外技术现状国外顶驱下套管装置研发较早，主要生产厂家有Canrig、Volant、Weatherford、Franks、Offshore Energy、Tesco及 Premiere 等。
AA附 录 A（规范性附录）顶驱下套管装置A.1 概述顶驱下套管装置是基于顶驱装置进行下套管作业的一种工具，按照驱动方式可分为液压驱动、机械驱动、液压机械复合驱动顶驱下套管装置。
根据夹持套管的部位不同可分为内卡式顶驱下套管装置和外卡式顶驱下套管装置。
顶驱下套管装置的设计及制造应满足以下功能及技术要求。
A.2 功能要求A.2.1 概述顶驱下套管装置应具备相应的功能，产品部件和整机安装完成后均应进行试验以评定其功能是否达到设计要求。
A.2.2 顶驱下套管装置功能描述A.2.2.1顶驱下套管装置应和顶驱具有良好的兼容性，与顶驱连接后应留有安全作业空间。
A.2.2.2顶驱下套管装置通过顶驱的提升和下放实现套管柱的提升和下放动作；通过顶驱的主轴旋转带动顶驱下套管装置的卡瓦夹持总成实现套管螺纹的连接和松开。
套管的钻井液灌注和循环通过顶驱钻井液通道完成，顶驱下套管装置的密封导向总成应具备密封套管的能力。
A.2.2.3顶驱下套管装置下放套管规格应符合GB/T 19830。
A.2.2.4顶驱下套管装置下套管作业数据（扭矩、转速）源于顶驱控制系统，应具有设定、记录和归档功能，具备追溯性。
A.2.2.5顶驱下套管装置为可选配套装置，不作为顶驱的标准配置出厂。
A.3 顶驱下套管装置设计要求A.3.1 由于不同规格套管的抗内、外压能力不同，为了安全起见，当套管标称外径大于等于168.28 mm时宜采用内卡的夹持方式，当套管标称外径小于168.28 mm时宜采用外卡的夹持方式。
A.3.2 顶驱下套管装置与顶驱之间应具有良好的接口（连接螺纹、控制管线），安装时应不拆除内防喷器，安装后不应影响顶驱的基本功能。
A.3.3 顶驱下套管作业时，宜使用加长吊环，可在原吊环的基础上利用短吊环加长原吊环，以满足安全提升管柱要求为准则。
A.3.4 顶驱下套管装置在满足安全提升和扭矩载荷的前提下，一套装置应能满足多种规格套管的作业需求，减少设备的数量。
