2. 3 顶部驱动钻井系统
顶部驱动钻井系统是取代转盘钻进的新型石油钻井系统，英文缩写为TDS(Top Driv-edrilingSystem)。顶驱钻井系统自20世纪80年代问世以来发展迅速，尤其在深井钻机和海洋钻机中获得了广泛应用。顶驱钻井系统现在已发展到最先进的一体化顶部驱动钻井系统，该系统显著提高了钻井作业的能力和效率，并已成为钻井行业的标准产品。通常，人们把配备了顶驱钻井系统的钻机称为顶驱钻机，考虑到顶驱钻井系统的主要功用是钻井水龙头和钻井马达功用的组合，故将其列为钻机的旋转系统设备。
2. 3. 1 顶驱钻井系统的特点
顶驱钻井系统是一套安装于井架内部空间，由游车悬持的顶部驱动钻井装置。常规水龙头与钻井马达相结合，并配备一种结构新颖的钻杆上卸扣装置，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，可完成旋转钻进、倒划眼、循环钻井液、接钻杆(单根、立根)、下套管和上卸管柱丝扣等各种钻井操作。与转盘—方钻杆旋转钻井法相比较，顶驱钻井系统具有以下主要特点：
(1)节省接单根时间顶部驱动钻井装置不使用方钻杆，直接采用立根(28m)钻进而不受方钻杆长度限制，避免了钻进9m左右接单根的麻烦，节省了近2／3的接单根时间，从而提高了钻井效率。
(2)减少钻井事故起下钻时，顶部驱动钻井装置具有使用28m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。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，从而减少了卡钻的危险。系统具有遥控内部防喷器，钻进或起钻中如有井涌迹象，可在数秒内完成旋扣和紧扣，恢复循环，并安全可靠地控制钻柱内压力。
(3)提高钻定向井速度顶驱系统以28m立根钻水平井、丛式井、斜井时，不仅节省钻柱连接时间，而且减少了测量次数，容易控制井底马达的造斜方位，明显提高了钻井效率。
(4)减轻劳动强度顶驱系统配备了钻杆上卸扣装置，实现了钻杆上卸扣操作机械化，接单根时只需要打背钳，减少了接单根钻井的频繁常规操作，既节省时间，又大大减轻了操作工人的劳动强度，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，大大降低了人身事故的发生机率。
(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。
(6)提高取芯质量系统以28m立根
进行取芯钻进，改善了取芯条件，提高了
取芯收获率，减少了岩芯污染，提高了岩
芯质量。
2.3.2 顶驱钻井系统的结构
顶驱钻井系统主要包括：钻井马达—水
龙头总成、钻杆上下卸扣装置、导轨—导
向滑车总成、平衡系统、冷却系统、控制
系统和附属设备等，如图2-5所示。
1．钻井马达—水龙头总成
(1)钻井马达钻井马达是顶驱钻
井系统的动力源，根据马达的类型可将
顶驱分为液马达顶驱、AC—SCR—DC顶驱
和AC-VF-AC变频顶驱。图2-5所示为
Varco公司生产的TDS—11SA型顶驱系统(AC—SCR—DC驱动)，马达上装有双头电枢轴和垂直止推轴承。气刹车用于马达的惯性刹车，承受钻柱扭矩，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，其气源来自于钻机气控制系统。
(2)齿轮箱总成 TDS—11SA型顶部驱动钻井装置的单速变速箱主要由大齿齿轮、小齿齿轮、箱体、主轴和钻井马达等部件组成。变速箱是一个单速齿
轮减速装置，水龙头主止推轴承装在齿轮箱内，主轴由主止椎轴承支撑，主轴通过一个锥形衬套连接大齿轮，并支撑钻杆上卸扣装置。通过3~4hp的马达驱动润滑油泵，润滑油通过主止推轴承、上轴承，再经齿轮间隙、水冷或风冷的热交换器连续循环，并对齿轮进行强制润滑。油泵、油热交换器和油滤清器安装在传
顶驱操作规程 一、接立柱钻进 接立柱钻进是TDS-11SA系统常用的钻进模式。 接立柱钻进程序如下： 1、钻完井中立柱，立柱停止旋转（此时背钳在前面）。 2、提起钻柱。 3、坐放卡瓦，使接头处离钻台4 英尺高。 4、吊环倾斜打到浮动位。 5、钻井电机开关从正转换到反转。 6、停止泥浆循环。（看泥浆压力表） 7、关闭上内防喷器。（看IBOP灯） 8、制动开关设置为开（OFF）。 9、使用钻井电机，旋出连接扣同时用绞车起升TDS-11SA，或者安装平衡系统，则使 用立柱上跳。当钻杆卸扣时，立柆上跳提升顶驱脱离大钩。 10、管子处理器背钳夹紧钻杆。（夹紧得时候IBOP灯闪一下） 11、TDS-11SA模式设置打到扭矩(TORQUE)，冲扣。 12、松开扭矩开关（TORQUE）到SPIN位。 13、当接头断开时，TDS-11SA模式返回到钻进(DRILL)。 14、停止立柱上跳工作。 15、后倾吊环倾斜，顶驱保护接头抹丝扣油。 16、提升顶驱离开井口，并把吊环倾斜打到浮动位置。 17、旋转头到合适位置。起升顶驱到管牌架位置，并倾斜吊环/吊卡到井架工位置。 18、在钻杆接头上涂丝扣油。 19、把立柱扣入吊卡。 20、吊环倾斜浮动。 21、提升使立柱离开放置区。 22、清洗立柱接头。 23、启动钻井电机的开关从反转到正转。 24、启动顶驱开关到对扣（SPIN）模式。 25、，使立柱与钻台上的钻杆接头连接。 26、缓慢下放大约2英尺，使顶驱与立柱上部接头对扣连接。 27、用B型大钳夹紧钻杆母接头。 28、缓慢下放接头到轴肩处。 29、启动扭矩（TORQUE）模式，保持大约10秒钟。上扣扭矩必须预先设置。观察整 个上扣中扭矩表中的读数。 30、启动钻进（DRILL）模式。 31、打开B型大钳。 32、打开内防喷器。 33、启动泥浆泵。 34、提升取出卡瓦。 35、钻进。
顶部驱动钻井系统 顶部驱动钻井系统的功能和类型 顶部驱动钻井系统的结构及工作原理 顶部驱动钻井系统的特点
一、功能 最早的顶部驱动装置是“动力水龙头”，即：在水龙头上设置动力装置置动力装置，，驱动水龙头的中心管旋转驱动水龙头的中心管旋转，，中心管下部直接接钻杆。这样这样，，在钻井过程中在钻井过程中，，可以省去转盘可以省去转盘。。 现在的顶部驱动钻井系统现在的顶部驱动钻井系统，，无论在功能上无论在功能上，，还是在结构上，都发展得日益完善都发展得日益完善。。它的主要功能有它的主要功能有：： 1、旋转钻进旋转钻进；； 2、循环钻井液循环钻井液；； 3、起吊钻具起吊钻具；； 4、上卸钻柱上卸钻柱。。 顶部驱动钻井系统的功能和类型
二、类型 顶部驱动钻井系统是在80年代末，由美国、法国、挪威相继研制而成。基本类型有三大类： 1、全液压驱动（如Maritime Hydraulics 公司的产品）驱动主轴旋转的动力源是液压能。由两台轴向柱塞马达经齿轮减速箱带动主轴旋转。 2、直流电驱动（如美国Varco公司的产品） 驱动主轴旋转的动力源是直流电。由直流电动机经齿轮减速箱带动主轴旋转。直流电源是来自电动钻机的AC —SCR 系统。 3、交流电驱动（如挪威的DDM型） 驱动主轴旋转的动力源是交流电。由交流电动机经齿轮减速箱带动主轴旋转。调速则利用AC/AC变频技术。 三种类型三种类型，，都把无级调速特性作为基本要求都把无级调速特性作为基本要求。。
与常规旋转钻井方式不同与常规旋转钻井方式不同，，采用顶驱装置钻进一次可 接入和钻进一个立根，上卸扣时间减少了三分之二；在起钻遇阻遇卡时可以迅速接上钻具钻遇阻遇卡时可以迅速接上钻具，，一边旋转一边循环，进行倒划眼行倒划眼，，可以大大减少卡钻事故可以大大减少卡钻事故。。 DQ40BC DQ70BSC DQ90BSC
顶部驱动钻井装置操作手册 型号：DQ70BSC 出厂编号：05013 北京石油机械厂 2005年03月
顶部驱动钻井装置 操作手册 型号：DQ70BSC 出厂编号：05013 本手册包含技术和专利信息，未经许可，不得用于制造目的。未经许可或授权，任何单位和个人不得翻印和复制本资料。 此处盖章为原版文件
前言 本产品由北京石油机械厂和中国石油勘探开发研究院石油机械研究所联合设计制造，产品的设计、制造和服务依据以下质量保证体系： GB/T19001:2000 idt ISO9001:2000《质量管理体系》 API SPEC Q1《石油与天然气工业质量纲要规范》 本手册包含与本产品操作有关的技术信息，关于本产品的其他技术性说明分别查阅有关随机文件，或向厂家咨询。 本手册所提及的顶驱装置产品及其结构、原理和应用，均指顾客从我厂订购的新顶部驱动钻井装置。顾客从我厂订购的顶部驱动装置产品经使用和维修后，其可靠性和性能参数可能会有变化，变化的程度取决于是否正常合理地使用，以及维修的质量水平。 本手册的某些内容可能不适用某些特殊应用，操作人员应当对产品的选择和使用以及使用中出现的问题作出正确的判断。 由于顶部驱动装置产品的不断改进，本手册个别内容可能与实际不一致。这些内容不会影响顾客对产品结构和性能的理解，也不会影响顾客的使用。 由于顶部驱动装置产品根据顾客的使用工况和特殊要求而进行个性化设计，故针对本产品的技术文件可能不适用于同型号的其他产品，在使用技术文件时应当核对产品型号和编号。对于随机文件中没有涉及的内容，以及安装、使用和维护中的其他问题，如果需要，欢迎您通过下列方式与我们联系： BPM 北京石油机械厂 地址: 北京市海淀区志新路41号 邮编: 100083 电话: （010）62097490 （010）62097828 传真: （010）62097613 E-mail: Bpm. zhaojing@vip. https://www.doczj.com/doc/bf12367452.html,
顶驱的定义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。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。顶驱钻井 顶部驱动钻井装置是当今钻井的前沿技术与装备，是近代钻井装备的三大技术成果之一。（交直流变频电驱系统和井下钻头增压系统）。顶驱钻井装置是20世纪末期，美国、法国、挪威等国家研制应用的一种新型钻井系统。现在已成为石油钻井行业的标准产品。他适用性极广，从2000米到9000米的井深都可以使用顶驱钻井系统；从世界钻井机械的发展趋势上看，它符合21世纪钻井自动化的历史潮流。现在我国赴国外打井的队伍，如果没有安装该系统将不允许在投资竞争中中标，由此可见顶部驱动钻井系统已经到了非用不可的地步。
关于顶驱系统常见故障的分析 江苏石油勘探局钻井处50766JS队杨守生 摘要： 本文针对DQ50B-JH顶驱系统的结构特点，结合现场生产使用情况，对该系统电气部分和液压部分常见故障的现象特点、判断方法和维修方法分别进行讨论研究，并结合自身认识总结一套完整的实施方案。 关键词：顶驱系统，故障，判断，维修 引言： 顶驱由于其独特的结构特点和在钻井生产过程中表现出来的优越性，使其在现代钻井工程中被广泛使用。顶驱装置提高了操作机械化程度，加上与其配套的井口机械化，可大大减轻工人劳动强度，减少操作人员。并且可随时关闭内防喷阀，没有方钻杆等，增加了操作安全性。顶驱装置的配备实现了钻井自动化进程的阶段性发展，从世界钻井机械的发展趋势看，为适应钻井自动化的进一步需要，顶驱钻井装置将成为21世纪世界钻井机械发展的主要方向之一。 然而，由于顶驱的使用环境是在野外，在实际应用中，受周围的温度、湿度、振动、粉尘、腐蚀性气体等环境条件的影响，其性能会有一些变化。并且在钻井生产过程中会经常遇到突发的复杂情况，比如卡钻，扭矩突然增大等，再加上人员的误操作，难免会使顶驱的电气或者液压部分发生故障。当发生故障时能及时发现，并根据故障现象快速的判断故障点，及时排除故障，不仅能为恢复生产节约宝贵的时间，同时也能防止故障扩大带来更大的损失，所以掌握常见故障的现象及分析处理方法是不可或缺的一项基本技能。 一、电气部分常见故障分析 景宏顶驱电气系统组成主要包括进线电能功率分配保护系统，变频驱动系统和PLC综合控制系统。下面只对电能功率分配保护系统，变频驱动系统部分进行展开分析： 1、进线电能功率分配保护系统故障分析 该系统由进线柜承担，它主要有主空气开关（施耐德MT10N2），辅助动力变压器、控制变压器、继电器等组成。其主要故障现象如下： 1.1主断路器跳闸
毕 业 设 计 姓名：杨青 课题：顶驱钻机的构设计指导教师：饶美丽 专业：机电一体化 日期：2010年11月19日
顶驱钻井的结构设计 摘要 20多年来世界上蓬勃发展的顶部驱动钻井装置，实现了钻机现代化的历史跨越。介绍了顶部驱动钻机的中提技术，描述了顶部驱动的结构和功能。对其主要的技术参数，结构和工作性能等做出了详细的介绍。致命了它在钻井，修井方面的广阔应用前景。 关键词：钻井，钻机，顶部驱动，原理，结构
TOP DRIVE RIG STRUCTUREDESIGING ABSTRACR For more than 20 years of world booming top drive drilling rig device, have realized modernization a historical leap. Introduces top drive rig advice, describes the top drive technology of structure and function. Its main technical parameters, structure and working performance and so make were introduced in detail. Deadly it up on the drilling and workover aspects, broad application prospect. KEY WORDS:Drilling, the drill, top drive, principle, structure
顶部驱动钻井装置安全操作规程 （司钻必读） 一、基本要求 1、对顶驱司控台上各手轮、开关、按钮、指示灯及仪表的作用、 含义必须清楚，否则不具备操作顶驱的资格。（司控台图附后） 2、在操作前，应对顶驱司控台上的各手轮、开关、按钮、指示灯 及仪表是否正常进行确认。 3、转换开关位置操作要正确；旋转手轮应柔和而缓慢地旋转，避 免猛转猛回。 4、上扣扭矩设定钮、钻井扭矩设定钮的扭矩设定值，操作人员未 经允许不得私自改动。 二、“钻进”的操作 1、将钻井【转速设定】手轮回零，【旋转方向】开关置“停止”位。 2、【电机选择】开关选择顶驱系统电机工作方式（A电机、A+ B电 机或B电机）。 注意：在上/卸扣时一定要选择A+ B即两个电机同时工作状态，在钻井状态下一般应选择两电机同时工作。flr i?_?"v i VB"^WB_rvB_?_irw l vwarw?i Tr"rv i VBirTrvB_r s VB-?_?"H l v?B1arv?i nr"rv i VB-B_?1vnr"rvmr"rvB i wv?-w?-sr l VBTrrv i w9r!u fi?rwwr"vww_w?-wwsr l VBTr"rv^rarvB_B_?_?r^T"B_wnriir"wnir i VB-wrv i ir>-v?rB_?_?rvflrB_?rwww5r i￥mMrv i r>iir?nr"w?_vflrB_r 3、在【转速设定】零位且系统未运行时，【旋转方向】开关选择“正向”旋转位。 4、【操作选择】开关选“钻井”工作方式。
5、慢慢转动【钻井扭矩限定】手轮离开零位，按要求设定扭矩值。 6、缓慢转动【转速设定】手轮离开零位，启动钻井电机，调节速度手轮使转速达到工程所需转速进行钻进。 7、正常钻井工作方式需要停止时，将【转速设定】手轮回到零位，顶驱会正常降速停车，如【刹车】开关在“自动”位，系统降速后会自动刹车。 注意: ①启动主电机前，必须确认刹车状态与钻井扭矩限定值是否正确; 启动主电机时，为了确保设备安全，钻井扭矩限定值不宜过高，可在主轴旋转后，增加钻井扭矩限定值。 ②使用钻井模式下的“反转”功能时，注意钻井扭矩的限定值，防止钻杆松扣造成事故。 ③达到钻井扭矩限定值后，顶驱仍用设定的恒转矩控制方式继续运转，直到转速为零，转矩保持不变。释放反向扭矩时存在钻具被甩开的危险，操作中 必须严格控制钻具反转速度，防止发生事故。 :-,-■ . " .. . ■-■ -" . .■. ■- . - -■■■?. ■- _ . _ ■_■ _■ .. ”_ _■?■.. ■__. UJ. . ■.■- J = _■■■<..-■ -■…■.."? _. - W -■ .. . ■- J . =■?■<..■- -■■■■.■- c - _c -■ .. <■■_■_ .n-.-_ ."m --. . J” J =. m'Z . . >_■ -■ .. ■■■_ - -■■■.. ■■ ■■- C . . \. . = . . ■_ i = m-.-. . ■- W . . .'c . = - 1. ?■ . ■<.. "e. ■■- ■.. 三、“堵转”后的操作 当井下负载扭矩大于钻井扭矩限定值时，会发生堵转现象，顶驱装置提供了如下两种方法来释放反扭矩: 1、【转速设定】手轮与【刹车】开关不动，保证主电机持续输出扭矩；缓慢减小【钻井扭矩限定】手轮扭矩的限定值，使主电机输出扭矩慢慢减小，钻具缓慢反转，直到手轮扭矩给定值为零，钻具反转速度降为零；松开刹把，提起钻具。 2、【钻井扭矩限定】手轮不动，【转速设定】手轮回到“零”位，电机停止输出，系统刹车。【操作选择】开关与【旋转方向】开关位置保持不变，
培训手册适用范围：初次使用天意顶驱的个人及单位 盘锦辽河油田天意石油装备有限公司
本手册包含与顶驱操作使用和维修有关的技术信息。关于本产品的其他技术性说明分别包含在以下文件中： 《服务手册》 《机械液压与电气图册》 《PRBA-01用户手册》 《ACS800硬件手册》 《ACS-BRK安装手册》 《ACS800固件手册》 《S7-300模板规范手册》 《ET200M操作指导手册》 《SITOP操作说明书》 《SIEMENS制单元使用说明书》 由于顶部驱动装置产品根据用户的使用工况和特殊要求而进行个性化设计，故针对本产品的技术文件可能不适用于同型号的其他产品，在使用技术文件时应当核对产品的型号与编号。 对于随机文件中没有涉及的内容，以及安装、使用和维护中的其它问题，如果需要，请与制造厂联系。 电话：0427-******* 传真：0427-******* 邮件：TDS_2006@https://www.doczj.com/doc/bf12367452.html, 地址：盘锦经济开发区石油高新技术产业园 邮政编码：124010
目录 目录 .......................................................................................................................................... IV 序言 . (1) 1、安全须知 (1) 2、安全操作提示 (1) 2.1.井控安全操作提示 (1) 2.2.震击操作 (1) 3、安装、调试与拆卸 (3) 3.1.安装准备 (3) 3.2.安装组织 (3) 3.3.安装耳板支座和连接板 (3) 3.4安放变频房 (4) 3.5安装电缆架 (5) 3.6将顶驱移至钻台面 (6) 3.7顶驱与大钩连接 (7) 3.8将顶驱与运输架分离 (8) 3.9安装第一节导轨 (9) 3.10分离运输架 (10) 3.11安装第三节导轨 (11) 3.12安装其余导轨 (12) 3.13连接导轨和连接板 (13) 3.14拆卸顶驱与导轨间连接销 (14) 3.15安装导轨固定梁 (15) 3.16连接泥浆管线 (16) 4.顶驱拆卸 (17) 司钻控制台 (18) 5、司钻控制台面板 (18) 5.1.钻井模式 (19) 5.2.上扣模式 (20)
顶驱安全操作规程性能参数： 额定静态提升力 升降机负载方向钻针负载方向275美吨 275美吨 249公吨 249公吨 API 额定载荷166美吨151公吨电动机WEG TGA 355B 输出功率连续 间断600马力 700马力 450 KW 520 KW 齿数比9.387:1 扭矩曲线图S-146-11 额定连续扭矩30 000英尺磅 (40 700牛米) @ 100 RPM 额定间断扭矩30 000英尺磅 (40 700牛米) @ 120 RPM 额定最大速度 6 400英尺磅(8 700牛米) @ 200 RPM 制动能力28 200英尺磅38 200 牛米最大电机扭矩（紧固扭矩可由操作人员调整）30 000英尺磅40 700 牛米升矩器扭矩 紧固卸扣24 000英尺磅 30 000英尺磅 32 500 牛米 40 700 牛米 最大连接B/O 扭矩（紧固扭矩限值可由操作人员调整）60 000英尺磅81 300 牛米 钻杆机械手定位无限，遥控 钻杆机械手锁31个位置，遥控 背钳夹具直径范围 5.75 到9.0 英寸3.75 到7.0 英寸，带交替塑模承套背钳最大行程26.75英寸68 cm 钻针连接NC50 水道直径 2.6英寸 6.6 cm 额定循环压力 -标准 5 000 PSI34 500 KPa 额定循环压力-可选7 500 PSI51 700 KPa 浮动钻针行程7.9英寸20 cm 连接配重行程7.0 英寸18 cm
冷却系统标准：本地吹风机 10马力，1 700标准立方英尺/分钟流量 (7 KW, 50 m3/分钟)流量 OPTIONAL: Remote Blower 15 HP, 1 700 scfm flow 11 KW, 50 m3/min flow 6 inch (15 cm) dia 润滑系统2马力, 4加仑/分钟流量 1.5 KW, 15升/分钟流量 液压要求12加仑/分钟流量 2350 PSI 45升/分钟流量16 200 KPa 压力补偿控制 （参见HPU 规格书） 电源WEG TGA 355B电动机 最大连续电枢电流537安培 最大间断电枢电流650安培 最大电枢电压600 VDC Field Supply 000 重量（不含滑块）18 000 lb8 200 Kg 一、钻进接立柱作业 1 一柱钻杆钻进，回收备钳，下放顶驱，钻进至吊卡接近钻台时，摆臂摆至过钻位置（后背至最高位置），继续钻进至尽量贴近转盘面。为安全考虑，下放吊卡尽量贴近至钻台，提醒人员不要站在后背吊卡的下方。 2 上提钻杆，坐卡瓦。 3 停泵，关IBOP（内防喷器）。 4 下放备钳至钻杆接箍上，打紧备钳。 5 卸扣，旋扣。 6. 打开备钳。 连接井架上的立柱： 1) 上提顶驱至二层台。 2）前摆摆臂靠近二层台。 3）井架工推一柱钻杆到吊卡中，扣吊卡。 连接鼠洞中的单根： 1）后背摆臂（吊卡开口朝向井口位置），对准鼠洞中的单根，扣吊卡。摆臂可用于扣吊卡。
顶驱操作十大注意事项 1、关于调速手轮和旋扣开关 用旋扣开关时，手轮一定要回到零位。而用手轮时，旋扣开关 一定要置于“钻进”位置。由于转速表的延时，要缓慢转动手 轮，直到工程需要的转速值。注意：在接立根或单根钻进时， 钻台面要先打好背钳（内钳），旋完扣冲扣时，操作人员要离 开井口，冲扣完毕后先将旋扣开关置于“旋扣”位并观察扭矩 表，待扭矩下降到5000磅·英尺以下时，方可将开关置于“钻 进”位，以免背钳弹回伤人。 2、关于液泵电机和正反开关 起下钻时，先将正反转开关置于“关”位，再将液泵电机开关 置于“运行”位。而需要上卸扣时反之。 3、关于背钳按扭 顶驱背钳为液压控制，所以按下背钳按钮后到卡紧钻具会略有 延迟。 背钳卡紧钻具分（1）shot pin销插入旋转头，锁紧旋转头； （2）背钳液压缸将钳头顶出来夹紧钻具。 需要打背钳时，按住背钳按钮不要松开。 上扣时，钻具头和保护接头之间扣未带满之前不要动作背钳， 否则会损坏保护接头。 打背钳时，保持刹车在OFF状态，手轮在零位，否则背钳不会动 作。 在IBOP黄色指示灯亮起状态下，背钳卡紧后指示灯会闪动一 次，确认卡紧后方可上扣或卸扣。 若按下背钳按钮较长时间后仍未卡紧，松开背钳按钮然后重新 按下，不要试图使旋转头旋转来让Shot Pin销入 要使用背钳进行上扣或卸扣之前，先停泵，然后关IBOP。上扣 后需要钻进时先开IBOP，后开泵。 卸扣时，扭矩卸开后旋出时使用Stand Jump使顶驱上升，保护 丝扣。 4、关于扭矩设定旋扭 将正反转开关置于“正转”位，刹车开关置于“开”位，旋扣 开关置于“冲扣”位，然后正时针旋转冲扣扭矩设定旋钮同时 观察扭矩表直至设定到需要的扭矩值。 将正反转开关置于“正转”位，刹车开关置于“开”位，适当 转动调速手轮，然后正时针旋转钻井扭矩设定旋钮，同时观察 扭矩表，直至设定到工程需要的扭矩值。
V A R C O T D S-11S A顶驱简明操作手册 中油长城钻井有限责任公司 顶驱事业部
关于本手册 VARCO TDS-11SA顶驱是集机、电、液于一体的特殊钻井设备，结构复杂，井场无替代品。一旦出现故障，必将影响钻机的作业，甚至停工。为了保证其正常工作和使用，避免误操作或使用不当造成设备损坏。特制订本手册。 本手册适用于项目管理人员、现场作业指导人员、现场操作使用人员阅读和执行。 本手册是关于VARCO TDS-11SA顶驱的一系列主要操作和不允许操作项目的提示性说明，详细说明请查阅VARCO公司提供的英文版说明书。如有疑问，请咨询现场顶驱工程师。 使用本手册时，请注意手册内以下术语的含义： 注意：属于一般性操作提示。忽视该“注意”，可能造成顶驱功能使用不正确。 重要提示：属于不允许违反性操作提示。忽视该“重要提示”，则有可能造成设备损坏或人员伤害。 本手册解释权归中油长城钻井有限责任公司顶驱事业部
目录 1. 顶驱与钻机的配套要求 (1) 2. 顶驱的主要参数 (2) 3. 顶驱安装注意事项 (3) 4. 正常作业和操作 用立柱、单根钻进 (4) 接、卸钻具 (10) 起下钻 (10) 5. 特殊作业 处理卡钻事故 (12) 下套管 (14) 注水泥 (15) 倒大绳 (15) 6. 使用顶驱时必须避免的操作 (17)
顶驱与钻机配套的要求 1.钻机需给顶驱提供三相交流电源接口，电压：600VAC±5%，频率：50H Z/60H Z。 2.在钻井队的配电房内部安装向顶驱单独供电的空气断路器（钻井队配备），空气 断路器额定电流等级为1000A。 3.钻机在天车底面安装悬挂顶驱导轨的吊耳（VARCO顶驱自带或钻机配套时自制）， 吊耳销孔中心与井口中心的横向距离为30英寸。 4.在立管一侧距离钻台面83英尺（26.6米）井架上固定游动电缆挂架。 5.钻机立管升高至73英尺或者22.5米。钻井队负责完成。 6.井架有效高度（天车底面至钻台面的垂直距离）不小于142英尺（43.3米）。
顶驱液压系统的说明 第一节：顶驱的液压系统虽然是一个辅助系统，但是没有它的可靠运行，顶驱就不可能正常工作，所以对顶驱的液压系统的安全运行应该做到心中有数。顶驱液压系统由液压泵、油箱、管路、控制阀组以及各个执行机构组成。整个系统的运动部件，包括液压泵、控制阀组以及执行机构在长期的使用过程中，都会产生由于磨损而发生的失效，在正常情况下，这种磨损是逐步发生而不断发展的。因此，失效是一个逐步发生和发展的过程。只要经常检查系统的工作状态，就能掌握系统发生失效的规律，并且能够在系统失效以前就采取有效措施防止系统突然失效。 1.液压系统的清洁和可靠的过滤是保证全系统各部件减少磨损失效 的最有效措施，在更换滤清器时应该特别注意观察滤清器上的过 滤产物，在规定的时间一定要更换液压油，必要时应该缩短滤清器的更换周期，甚至需要清洗液压系统；换油和加油过程中必须将油可靠过滤，整个操作过程必须保证清洁。液压系统管路在拆卸和安装过程中也必须保证管接头的清洁。 2.液压泵多为组合泵，系统主要动力来自变量泵；定量泵主要用来 循环过滤、冷却和带动润滑油泵，占用系统一定功率。 3.变量泵的压力流量曲线形状与变量泵配油盘的几何形状有关，也 与系统调节特性有关。
4.各种阀件在正常使用情况下都有较长使用寿命，但是由于磨损而 最终发生泄漏是必然的事情。维护者的责任是根据液压泵的运行情况和执行机构的动作快慢以及执行机构动作时系统压力的变化作出判断，对磨损较大的部件及时维护或更换。 5.液压管汇发生泄漏时会导致与其连接的相邻通道执行机构的错误 动作，这是比较容易判断的。发生这种情况时可以利用液压管汇的备用通道代替发生泄漏的通道。但是，这只是临时应急措施； 因此，发生这种情况时应该及时向公司有关部门报告。 6.各种阀件在维护和更换时要分清类别和型号以及装配方向，千万 不能搞错。 7.整个液压系统的调整请详细阅读顶驱有关技术文件。 第二节：液压系统的基本分析： 1.Varco顶驱的液压系统的控制方式决定它在压力为800PSI时达到 最大功率(此时变量泵开始减小排量)。变量泵的流量为0.5英寸3/转~1.1英寸3/转，合计成公制为13.9升/分钟~30.6升/分钟，定量泵的流量为27.8升/分钟。从图中可以看出，在变量泵输出压力达到800PSI以前，油泵一直工作在最大流量的状态，随着压力的升高，电机功率也不断加大。当油泵输出压力上升至800PSI时，配油盘开始向减小流量的方向动作，此时油泵达到最大功率，电机电流达到最大值。此后油泵在接近恒功率状态下运行。正常情况下这个电流值不会超过电机的额定电流值，如果超过了电机的额定电流值或者在长期观察中电机电流明显变大，则说明液压系统存在不正常的泄漏，或者调整失当。 2.前页图中SA是系统储能器的压力，PV是变量泵的输出压力。可 以看出，当系统压力上升至2000PSI时，变量泵的配油盘调节到排量较小的状态，阀“UV1”的控制口“2”压力上升至动作阀值，口“3”和“4”导通，溢流阀“RV1”由于控制口“3”卸压而使得口“1”和“2”导通，油泵通过溢流阀“RV1”卸荷，变量泵的输出压力很小（150PSI），变量泵的功率最小，电机电流也最小。此时电机提供的功率主要消耗在定量泵上，电机电流的大小直接反映定量泵和定量泵的主要负载（驱动润滑油泵的液压马达）的工作是否正常。当系统压力下降到1750PSI（也可以是1600PSI）时，“UV1”复位，“RV1”也复位，变量泵重新加载。
V ARCO 10SA顶驱上卸扣操作步骤 1.顶驱卸扣操作步骤： （1）坐卡瓦； （2）停泵，停止循环； （3）关闭顶驱IBOP，LED灯亮说明已经关上； （4）点按reverse模式按钮，此时reverse按钮和drill按钮LED灯亮， （5）长按背钳按钮不放松，观察外面顶驱背钳是否微动，微动表示已经锁紧；（6）长按背钳按钮不放松的同时长按torque按钮，观察司控箱扭矩表和转速表，此时扭矩表指针快速上升至预先设定的上扣扭矩值或稍高，直到卸开，此时转速表指针有低转速； （7）松开torque按钮，点按spin按钮，同时松开背钳按钮，点按立柱上跳standjump 按钮，司钻控制游车缓慢上提顶驱，注意速度要慢，防止挂扣，最后点按standjump按钮关闭立柱上跳（注意不要忘记）。 2.顶驱上扣操作步骤： （1）点按forward模式按钮，此时forward按钮和drill按钮LED灯亮，再点按spin按钮，开始旋扣； （2）缓慢下放游车，使钻杆接头进入顶驱喇叭口，注意控制游车下放速度，不要压扣，观察司控箱扭矩表，当扭矩表指针显示出扭矩（大约4*1000ft.lbs），表示已经旋扣完成，点按drill按钮； （3）长按背钳按钮不放松，观察外面顶驱背钳是否微动，微动表示已经锁紧；（4）长按背钳按钮不放松的同时点按spin按钮，此时扭矩表指针显示扭矩（大约4*1000ft.lbs），表示已经确认旋扣旋紧； （5）长按背钳按钮不放松的同时长按torque按钮，观察司控箱扭矩表，此时扭矩表指针慢速上升至预先设定的上扣扭矩值（20*1000ft.lbs），说明已经上扣完成； （6）起游车，拉出卡瓦； （7）打开顶驱IBOP，开泵。 注意： 1.顶驱吊环未复位至浮动状态时，无法转动旋转头； 2.顶驱吊环有悬重时，特别是吊着钻铤时，严禁转动旋转头。
DQ40YA-JH型250T液压顶驱 （VER：A/0） 操作手册 大庆景宏石油设备制造有限公司 二○一○年七月
目录第一章安全操作规程 1、安全操作提示 2、操作者安全操作须知 第二章DQ40YA-JH液压顶驱装臵简介 1、液压顶驱简介 2、液压顶驱的组成 3、液压顶驱的工作原理 第三章操作面板介绍 1、司钻台面板介绍 2、PLC综合柜面板介绍 3、触摸屏 第四章主液压系统操作 1、基本操作步骤 2、启动前的检查 3、启动主液压系统程序 4、停止主液压系统程序 第五章辅助液压系统操作 1、辅助泵操作 2、冲洗泵操作 3、散热器风机操作 第六章钻井操作
第七章上卸扣操作 第八章接单根钻进 第九章接立柱钻进 第十章倒滑眼作业 第十一章起下钻作业 第十二章井控操作 第十三章震击操作 第十四章司钻台初始位臵 第十五章PLC综合控制柜初始位臵
第一章安全操作规程 一、安全操作提示 提示：对人身和设备安全有关事项的提示。 注意：对可能导致人身或者设备伤害的提示。 警告：对极易导致人身或者设备伤害的提示。 1、顶部驱动钻井装臵的使用，应当由具有相应资格和经验的人员进行操作，在操作前应当仔细阅读本手册以及相关技术手册。 2、工作人员以及接近设备的其他人员，应当接受钻井操作和钻井安全知识的专门培训。 3.工作过程中应佩戴手套、服装等适当的防护用品。 4.本手册中，文字加【】符号的，表示其为电控系统的操作元件，例如按钮、开关等。非专业人员或未经过专业培训人员，不得进行顶驱装臵电气系统的安装、调试、操作和维护，否则可能导致人身伤害或者设备事故。 5.在系统工作时，不得对设备进行维护和修理。 二、操作者安全操作须知 1、电气系统操作提示 （1）应当仔细阅读《电气部分》和《电气图册》，熟悉电气线路图。 （2）在确认各项工作完成之前，应悬挂“工作状态、禁止合闸”的标志。 （3）应当使用专用工具与劳动防护用品。 （4）不准带电维修或拆除任何电气元件，不准带电拔插各电缆插头。
天意石油装备有限公司-----天意顶驱服务部 顶驱设备安装、拆卸手册
INDEX 此手册使用完后交予顶驱辽河项目部存档
顶驱安装、拆卸作业许可书 为了确保一个安全、高效的顶驱安装、拆卸作业，减少井队停等时间，顶驱辽河项目部特制订本作业许可书。安装、拆卸顶驱设备前必须指明一名安装主要责任人（一般是顶驱服务工程师或天意顶驱服务部人员），请施工者在每次安装、拆卸顶驱设备前严格按照下列要求实施： 一、顶驱第一次在井架上安装时，天意技术部门应到现场监督指导在井架天车底部安装导轨连接耳板支座，确保 天车耳板安装焊接牢固，无偏差。（耳板支座应由专业人员按照安装图纸的要求进行焊接安装，探伤合格后方可使用） 二、在起井架前，必须保证用U型卡子将导轨连接板连接在耳板支座上，并穿上别针。 三、顶驱安装前，应仔细清点全部设备，确保设备及附件已经到位并保持完好，油品、工具等辅助材料已经具备， 避免安装过程中由于准备不充分拖延时间。 四、顶驱安装前，应确认好顶驱反扭矩梁压板和反扭矩梁的尺寸是否一致。
五、按照顶驱总体布置和现场的实际情况（请参照顶驱安装、调试、验收报告），合理安排顶驱电控房的位置， 把放置电控房位置的地面垫平，并保证电控房四周出入空间。 六、根据井架实际情况，在安装游动电缆前，将电缆固定在电缆固定架上（请参照顶驱安装、调试、验收报告）， 并保证固定位置合适，固定牢固，在顶驱电缆游动空间不得有妨碍、刮碰电缆的其它设备。 七、安装、拆卸前确保钻台上没有妨碍顶驱安装的其他设备。 八、在顶驱安装、拆卸施工作业前，现场顶驱服务工程师务必要与井队参与人员详细讲解《顶驱安装、拆卸风险 识别表》的内容。 九、在将顶驱吊运至钻台面前，要对所用绳套进行检查，确保其符合标准，无断丝。 十、在顶驱安装、拆卸前，主要责任人应对现场人员进行必要的合理分工，并认真检查所配备的安全保护设施是 否齐全、符合要求。 十、在顶驱安装、拆卸前，要充分考虑自然天气条件是否具备，如大风、大雨等恶劣天气，为了确保人员和设备 安全，在恶劣天气情况下禁止进行顶驱安装、拆卸作业。
（三）国内顶部驱动钻井系统发展现状顶部驱动钻井系统是当今钻井装备中技术含量高 并且复杂的机电液一体化的设备，全世界仅有少数几个国家拥有此项技术，我国是世界上继美国、挪威、加拿大、法国之后第五个生产顶驱的国家。我国顶部驱动设备采用的是引进、吸收消化到自主设计制造。80年代后期我国就开始了顶驱系统的调研和设计工作，1995年宝鸡石油机械厂研制成功了我国第一台6000m电驱动DQ–60D顶驱系统，在塔里木油田轮古1井进行了工业性试验，1997年年底通过产品鉴定，定型后已在长庆油田投入工业应用。2004年年初，我国自己设计施工的首条顶部驱动钻井系统生产线，在北京石油机械厂建成投产。首台具有自主知识产权的集机、电、液于一体的DQ70BS交流变频顶部驱动系统，在新疆油田经过一个月的试用获得成功。专家鉴定认为，由中国石油勘探开发研究院和北京石油机械厂共同研制的顶部驱动钻井系统，在综合性能、配置、外观等方面均达到国际一流，可以投入批量生产。 我国的顶部驱动设备尽管已取得了较好的成绩，但与国外顶驱装备20多年的研制历史相比，仍有差距。目前我们还应当加强研制力量的投入，提高设备零部件的性能质量和可靠性，推广应用修井机用小型顶驱，在引进国外先进顶驱的基础上，研究出适合我国油田钻井特点的先进装置，不断完善我国的顶驱系列。 国内顶部驱动系统TDS研制情况
1．DQ–60D型顶部驱动钻井系统 DQ–60D(图2顶驱是集机、电(强电、弱电)、液、气技术于一体的高科技产品，研制成本仅为进口的一半。 主要特点： ①采用直流电驱动(中空电动机结构)，成本低，可靠性高。 ②采用单导轨支撑结构，大大降低了井架变形。 ③立足国内，选用国外先进、成熟的关键元件，整机国产化率达到90％。 ④采用液压驱动的回转头和双向倾斜臂。 ⑤采用具有互锁、报警功能的机、电、液一体化控制技术。 主要技术参数见表11。 表1l DQ–60D型顶部驱动钻井系统主要技术参数
CANRIG 顶驱安全操作规程性能参数：
一、钻进接立柱作业 1 一柱钻杆钻进，回收备钳，下放顶驱，钻进至吊卡接近钻台时，摆臂摆至过钻位置（后背至最高位置），继续钻进至尽量贴近转盘面。为安全考虑，下放吊卡尽量贴近至钻台，提醒人员不要站在后背吊卡的下方。 2 上提钻杆，坐卡瓦。 3 停泵，关IBOP（内防喷器）。
4 下放备钳至钻杆接箍上，打紧备钳。 5 卸扣，旋扣。 6. 打开备钳。 连接井架上的立柱： 1) 上提顶驱至二层台。 2）前摆摆臂靠近二层台。 3）井架工推一柱钻杆到吊卡中，扣吊卡。 连接鼠洞中的单根： 1）后背摆臂（吊卡开口朝向井口位置），对准鼠洞中的单根，扣吊卡。摆臂可用于扣吊卡。 2）上提单根出鼠洞。 7 摆臂归位至中位，使用前摆/回收前后调整。 8 继续上提顶驱，待接钻杆的公扣在卡瓦中的钻杆母扣之上。 9 下放顶驱，钻杆对扣，顶驱主轴保持旋扣位置，继续下放顶驱，顶驱的保护接头插入待接钻杆的母扣中，完全下放备钳，为插入对口起扶正作用。 10 插入对扣后，继续下放顶驱约6英尺（152mm），以允许可伸缩的主轴补偿上扣距离。 11 若管柱重量不足以承受上扣扭矩时，在卡瓦之上，使用大钳作备钳。 12 正转旋扣，上扣（两处的连接一起上扣），上扣扭矩可在司钻控制台上提前设置，上提备钳至最高位置。 13 开上井控阀（IBOP）。 14 开泵循环，上提顶驱，提卡瓦，下钻，开始此柱钻杆的钻进。 15 钻进时，可打开吊卡，略微后摆摆臂。（防止吊卡与钻杆的摩擦） 二、接钻铤作业
1 将钻铤放入鼠洞中，装上钻进提升接头（DTPU短接），大钳上扣至标准扭矩，上提钻铤，与井内的钻铤对扣，随后，顶驱保护接头与待接的钻铤对扣，上扣至保护接头的扭矩上限值，钻台上使用大钳钻铤上扣至标准值。 2 如果因钻铤太大不能放入鼠洞，装上DTPU短接，在坡道上扣吊卡上提。 三、下钻作业 1 起下钻程序基本上是相同的，除非卡钻。 2 下钻井管柱，座卡瓦。 3 打开吊卡，略微后摆摆臂，上提顶驱至二层台。 4 前摆摆臂，保持旋转头的方向便于架工扣吊卡，最大的前摆角度已经提前设定好，不会碰二层台。 5 同没有顶驱相同，架工推一柱钻杆至吊卡，随后扣吊卡，顶驱前摆吊卡极大地减少了架工的劳动强度并增加了作业的安全性。 6 操作摆臂“归位”旋钮，摆臂至中位。 7 继续上提顶驱，待接钻杆的公扣在卡瓦中的钻杆母扣之上。 8 下放顶驱，钻杆对扣。 9 用钻台上的旋扣钳旋扣，并用大钳上扣至标准扭矩。 10 上提钻柱，打开吊卡。 11 下钻入井。 注意：1、如果遇卡，座卡瓦，下放顶驱，上扣连接顶驱及钻杆。 2、若管柱重量不足，上扣时需在钻杆接箍上用大钳打背钳。 四、起钻作业 1 顶驱装合适的吊卡。 2 管柱上扣吊卡（顶驱摆臂可用于扣吊卡），上提至二层台。
顶驱系统包含有很多的钻井平台设备，也增加了传统没有的设备，顶驱系统的最终目标是将实现钻井的高度自动化，将钻井工人从危险而又繁重的作业中解放出来。比如我们说钻机A装备了顶驱系统，而钻机B没有装备顶驱系统，那么钻机A可以替代的钻机B的设备功能就不单单是转盘功能，还有其他的平台设备（比如水龙头）的功能。也就是说，钻机A中的顶驱中内置了一个异步电动机以及和它配合的旋转机械，它可以代替转盘的功能。所以，单纯拿转盘去与顶驱比较是没有意义的，只是在电控上他们的电机同样可以用变频器驱动，可以相互替代（如果电机功率差的不是很大的话）。如果非要分析这个顶驱有什么好处，就必须非常了解钻井的工艺。 顶部驱动钻井装置有以下主要部件和附件构成： 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。 水龙头+钻井马达总成=传统钻井中的水龙头+转盘，在传统钻机中水龙头和转盘是不相干的独立设备； 钻杆上卸扣装置总成=传统钻井中的液压猫头+吊环装置+倾斜装置+
新增的其他设备（比如说内置防喷器2台、缓冲缸2个）； 冷却系统=传统钻机中的转盘风机及风道系统； 马达支架/导向滑车总成、平衡系统为配合顶驱结构而新增的系统；顶部驱动钻井装置控制系统也是为了适应顶驱的集成控制而新增的系统。 顶驱系统的工作方式无需方钻杆，无需大勾。 下面总结顶驱系统相对于传统转盘钻机系统的优点再结合说明所涉及的工艺过程： 1)立柱钻井,节约了三分之二的接单根时间 利用转盘带动方钻杆钻井时,受方钻杆的限制,每钻完9米左右就需要停泵接一个单根。而顶部驱动装置实现了立柱钻井,直接接上一根立柱就可以实现继续钻进,节约了三分之二的接单根时间。 所谓立柱（也叫立根），是指事先就把几根钻杆接起来，如一根钻杆9米左右，一根立根就可能有28米左右，由3根钻杆连接而成，立根在二层台上摆放和加接。 所谓方钻杆，是转盘旋转驱动钻柱时才用的，因为普通钻杆时圆的，转盘卡不住，它是方的，可以卡在转盘中心，传统的旋转钻井就是转盘带动方钻杆，方钻杆再带动钻柱旋转的。方钻杆的长度一般为9米左右，所以每次最多也就钻9米，就必须加钻杆。但顶驱是直接有接钻杆的接头的，它添加钻杆（应该叫立根吧）的长度可以扩展2甚至3倍（看二层台的高度）。
顶部驱动钻井系统 1.顶部驱动钻井系统概述； 1.1.顶部驱动钻井系统简介（图1）； 顶部驱动钻井装置是当今 石油钻井的前沿技术与装备， 是近代钻井装备的三大技术成 果（交直流变频电驱系统和井 下钻头增压系统）之一。 20世纪末期，美国、法国、 挪威等国家研制应用的一种新 型的钻井系统。现在已成为石 油钻井行业的标准产品。它适 用性极广，从2000米到9000 米的井深都可以使用顶部驱动 钻井系统；从世界钻井机械的 发展趋势上看，它符合21世纪 钻井自动化的历史潮流。现在， 我国赴国外打井的队伍，如果 没有安装该系统将不允许在投 标竞争中中标，由此可见，顶 部驱动钻井系统已经到了非用 不可的地步。 所谓的顶驱，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。 1.吊卡; 2.吊环; 3.转拒板手; 4.花健上防喷阀; 5.防喷阀启动 器; 6.吊环倾料器; 7.吊环联接 器; 8.限扭器; 9.旋转头; 10.钻井 马达及传动箱总成; 11.水龙头; 12.游车大钩; 13.导向机; 14.平 衡液缸; 15.S形管; 16.马达滑车 总成; 17.水龙带; 18.流体管束; 19.主轴; 20.电缆束 图1
1.2.顶部驱动装进系统的研制过程； 钻井自动化进程推动了顶部驱动钻井法的诞生。二十世纪初期，美国首先使用旋转钻井法获得成功，此种方法较顿钻方法是一种历史性的飞跃，据统计，美国有63%的石油井是用旋转法钻井打成的。 但在延续百多年的转盘钻井方式中，有两个突出的矛盾未能得到有效的解决：其一、起下钻时不能及时实现循环旋转的功能，遇上复杂地层或是岩屑沉淀，往往造成卡钻。其二、方钻杆的长度限制了钻进的深度（每次只能接单根），降低了效率，增加了劳动的强度，降低了安全系数。 二十世纪七十年代，出现了动力水龙头，改革了驱动的方式，在相当的程度上改善了工人的操作条件，加快了钻井的速度以及同期出现的“铁钻工”装置、液气大钳等等，局部解决了钻杆位移、连接等问题，但远没有达到石油工人盼望的理想程度。 二十世纪八十年代，美国首先研制了顶部驱动钻井系统TDS-3S投入石油钻井的生产。80年代末期新式高扭矩马达的出现为顶驱注入了新的血液和活力。TDS—3H、TDS—4应运而生，直至后来的TDS-3SB、TDS-4SB、TDS-6SB。 二十世纪九十年代研制的IDS型整体式顶部驱动钻井装置，用紧凑的行星齿轮驱动，才形成了真正意义上的顶驱，既有TDS到IDS，由顶部驱动钻井装置到整体式顶部驱动钻井装置，实现了历史性的飞跃。 2.与转盘钻井的对比； 顶驱钻井技术和转盘钻井技术相比，具有以下优点； 2.1.缩短建井周期； 采用顶驱钻井技术，可以节省转进时间的11%（或总时间的8%），节省时间主要来自： （a）：采用接立根钻进方式，钻柱连接次数可减少2/3； （b）:对于深度在300米以内井段起下钻，其起下时间可减少30分钟； （c）:每次洗井与扩眼平均可节约30分钟，因为顶驱钻井可用整个立根进行反向扩眼; （d）:不需要接卸方钻杆; （e）:对于丛式井，一般不需要将立根卸成单根； （f）:钻定向井时，需直接用接立根方式钻井，可减少测量次数； （g）:减少了钻井事故而节省大量钻井时间。 2.2.改善了钻井工人的工作条件； 顶部驱动钻井系统是自动化程度较高，操作使用比较方便，降低了劳动强度；取消了转盘等旋转设备，改善了作业条件，提高了操作安全性。 2.3.减少了钻井事故； 顶驱钻井系统在起下钻时，均可进行扩孔倒划眼等作业。此外，钻杆旋转可以大大减少岩石对钻柱的阻力，这样就能有效地避免卡钻，若钻大斜度的延伸井，要求钻具在井中能不断旋转，泥浆不断循环，以防卡钻，顶部驱动钻井系统能很好的满足这种技术要求。