顶驱钻机介绍

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。

顶驱钻机结构原理顶驱钻机是一种用于油田钻井作业的重要设备，它通过顶部的顶驱系统来传递旋转力和下压力，驱动钻杆和钻头进行钻井作业。

顶驱钻机的结构原理涉及到顶驱系统、传动系统、控制系统和液压系统等多个方面。

一、顶驱系统顶驱系统是顶驱钻机的核心部件，其主要由顶驱头、滑卡、电机和液压缸等组成。

顶驱头是顶驱系统的核心部件，它通过电机带动内部的传动装置旋转，产生旋转力；液压缸则通过液压系统提供的油压力，产生下压力，使钻杆和钻头能够顺利下入井口。

二、传动系统传动系统是顶驱钻机实现旋转力传递的关键部分，主要由主减速器、链条传动、齿轮传动和链轮传动等组成。

主减速器通过电机带动，将驱动力传递给链条传动装置；链条传动装置再将力传递给齿轮传动装置，齿轮传动装置则将力传递给链轮传动装置，最终实现旋转力的传递。

三、控制系统控制系统是顶驱钻机实现自动控制的重要组成部分，主要包括电气控制柜和控制软件。

电气控制柜负责接收和处理各种传感器和执行器的信号，并将信号传递给控制软件进行处理；控制软件则根据接收到的信号，通过控制电机和液压系统的工作，实现对顶驱钻机的旋转和下压力的控制。

四、液压系统液压系统是顶驱钻机实现下压力传递和控制的关键部分，主要由液压泵、液压缸和液压阀组成。

液压泵通过驱动力源提供的动力，将液压油压力提升，并通过液压阀控制液压油的流向和流量，从而实现对液压缸的控制。

液压缸则通过液压油的压力，产生下压力，使钻杆和钻头能够顺利下入井口。

顶驱钻机的结构原理使其能够实现高效、自动化的钻井作业。

顶驱系统通过顶驱头的旋转和液压缸的下压力，驱动钻杆和钻头进行钻井操作；传动系统通过主减速器、链条传动、齿轮传动和链轮传动，实现旋转力的传递；控制系统通过电气控制柜和控制软件，实现对顶驱钻机的旋转和下压力的控制；液压系统通过液压泵、液压缸和液压阀，实现下压力的传递和控制。

通过以上的结构原理，顶驱钻机能够有效地提高钻井作业的效率和质量。

它具有自动化控制、高承载能力和稳定性好等优点，可以适应不同的地质条件和钻井需求。

DQ-250顶驱介绍
中海石油基地集团监督监理技术公司
鑫达中心
2007年3月
DQ-250T顶驱是新一代可靠性更高、适用性更强的交流变频顶驱。

由于结构紧凑，采用相应导轨，可安装在3000米、4000米、5000米三种不同型号的钻机或车载钻机上，为用户使用提供了最大的便利。

2技术参数
最大钩载 3150KN
安装空间 5.6m
主电机功率 350KW
减速比 1：12.8
最大连续钻井扭矩 36KN·m
最大间断扭矩 50KN.m
转速范围 0-180r/min
钻具夹持范围 2 ″7／8～5 ″1／2
输入电压 600V
液压系统额定压力 14Mpa
IBOP工作压力 70Mpa
3外形尺寸
4三维图
电缆采用高压胶管护套，耐油、耐泥浆，防护等级高
VFD房及司钻控制箱：500KW变频器，200KW制动电阻，双12匹空调，S7
液压系统采取集成上置式结构,可靠性高，易于维护
液压源由ABB防爆电机和力士乐变量泵组成，仅在起下钻和上卸扣时需要
盘刹机构有自锁功能，背钳有弹簧复位功能。

阀岛由SUN公司制造，钢质表面镀CrNi，耐腐蚀，强度高。

电磁阀为ATOS 防爆电磁阀。

顶部驱动钻井系统系列之一顶部驱动钻井系统是取代转盘钻进的新型石油钻井系统。

英文简写为TDS（TOP DRIVEDRILLING SYSTEM），该产品20世纪80年代初开始研制，现在已发展到最先进的一体化顶部驱动钻井系统，英文简写为IDS（INTEGRATED DRIVE DRILLING SYSTEM）。

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。

顶部驱动钻井系统部件包括：水龙头一钻井马达总成；马达支架／导向滑车总成；钻杆上卸扣装置总成；平衡系统；冷却系统；顶驱控制系统及其它辅助设备。

与常规旋转钻井方式不同，采用顶驱系统钻进一次可接入和钻进约28m长的一个立根，上卸扣时间减少了2／3；在起钻遇阻遇卡时可以迅速接上钻具，一边旋转一边循环，进行倒划眼，可以大大减少卡钻事故。

（一）顶部驱动钻井系统发展趋势从20世纪80年代初第一台顶驱系统问世到现在，它一直是当今石油钻井的重大前沿技术与装备，已经成了深井、复杂井施工的必选装备之一，全世界已有上千台顶驱系统用于海洋、陆地深井和定向井。

在海外钻井工程的投标中，是否配备顶驱系统成了能否中标的重要条件。

目前，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静液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。

此外，不少厂家在不断提高顶部驱动系统功率、扩大AC 变频电驱动顶驱规格范围。

（二）国外顶部驱动钻井系统发展现状自1981年12月美国Varco–BJ公司研制的顶部驱动系统投入使用以来，挪威的Maritime Hydraulics公司、法国的ACB–Bretfor公司和TRITENN公司、美国的National Oilwell公司、加拿大的CANRIG公司和Tesco公司等都研制和使用顶驱。

其中Varco公司和National Oilwell公司已经基本上形成了AC变频电驱动顶驱系列。

关于顶驱，你需要知道这些…顶驱简介顶驱的全称为顶部驱动钻井装置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，从世界钻井机械的发展趋势上看，为适应钻井自动化的进步需求，顶部驱动钻井装置。

顶驱的特点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。

使用顶部驱动钻井装置下钻时，可在数秒内接好钻柱，立刻划眼，从而减少卡钻的危险。

4. 人员安全顶部驱动钻井装置可减少接单根次数2/3，从而降低了事故发生率。

接单根只需要打背钳。

钻杆上卸扣装置总成上的倾斜装置可以使吊环、吊卡向下摆至鼠洞，大大减少了人员工作的危险程度。

5. 设备安全顶部驱动钻井装置采用马达旋转上扣，上扣平稳，并可从扭矩表上观察上扣扭矩，避免上扣扭矩过盈或不足。

钻井最大扭矩的设定，使钻井中出现蹩钻扭矩超过设定范围时马达会自动停止旋转，待调整钻井参数后再正常钻进，避免设备超负荷长时间运转。

►微课：详解顶驱安装全过程顶驱的组成1、综合游车VACRO 综合游动滑车组提供六个额定载荷为500T，外径为50 in的滑轮。

整个游车高。

Tesco顶驱设备特点概述I. Tesco采用的永磁、无碳刷、同步电机与普通厂家采用的交流感应电机相比，具有以下特点：1）体积小、重量轻，每台电机仅重395磅（179公斤），是交流感应电机重量的八分之一到十分之一左右。

2）抗震击性能好，曾经在加拿大肯廷钻井公司进行打井时经历了39天连续震击（跳钻），电机及整个顶驱的载荷通道均未受到任何影响。

产生永磁电机的Kaman电磁公司还成功的为荷兰皇家海军进行了60倍于重力加速度的三轴（三维）满负荷冲击试验，结果证明对永磁电机没有损害，没有性能降级。

这一点采用交流感应电机的其他厂家是无法相比的。

3） Tesco电机中的转子上无线圈，因此电机产生的热量比交流感应电机要少。

4） Tesco电机中的转子仅83磅重，故电机能以较低的启动电流启动，对电网动力要求较低。

另外，电机从最高转速2860rpm在不到5秒钟之内就可以停住，因此电机无需惯性刹车。

5）永磁电机不需外接交流电产生它的磁场，转子周围有28块钕铁硼永久磁铁。

因此，当定子磁场以1rpm这样慢的速度旋转时，转子也能以1rpm的转速同步跟进。

而交流感应电机属于异步电机，其中的转子旋转的速度总略慢于磁场旋转的速度。

其特性决定了此类电机适合恒速大扭矩输出，在低电机转速的情况下，它很难准确控制转速以及非常稳定的控制扭矩。

6）当永磁电机处于零转速时，它可向钻柱施加全扭矩，而且能够连续施加全扭矩持续无限长的时间。

这一特点对于特殊作业非常有帮助：在倒扣作业的时候，不仅需向被卡钻柱施加很大的反扭矩，而且需要持续足够长的时间。

而交流感应电机在零转速下持续施加全扭矩时，它所施加的扭矩小于最大扭矩，它所施加的扭矩只能持续有限时间，不足以完成倒扣作业，因此必须借助抓握器（背钳）来代替它的电机锁定反扭矩，但这样一来就无法测定反扭矩的数值，且不便释放扭矩。

而Tesco的电机由控制系统慢慢的释放反扭矩。

7） Tesco电机为全密闭式，无论电闪雷鸣，刮风下雨均不会受影响。