顶部驱动钻井系统.ppt

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1、顶部驱动钻井装置顶部驱动钻井装置顶部驱动钻井装置顶部驱动钻井装置主讲：叶哲伟主讲：叶哲伟机械工程教研室机械工程教研室 内内 容容 提提 要要一、顶部驱动钻井系统介绍一、顶部驱动钻井系统介绍二、电驱动顶驱与液压驱动产品二、电驱动顶驱与液压驱动产品 三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构四、四、1 1、顶驱概述、顶驱概述 顶驱装置是将顶驱装置是将动力从井动力从井架的顶部直接驱动钻具架的顶部直接驱动钻具旋转钻旋转钻进，并能完成进，并能完成循环钻井液循环钻井液、接接立根立根、上卸扣上卸扣和和倒划眼倒划眼等多种等多种钻井操作的钻井装置。钻井操作的钻井装置。右图右图双马达交流变频驱动顶驱双马达交流变频驱

2、动顶驱一、顶部驱动钻井系统介绍一、顶部驱动钻井系统介绍 1 1、顶驱概述、顶驱概述 实践证明：这种系统可节省实践证明：这种系统可节省钻井时间钻井时间20%20%到到30%30%，并可预防卡，并可预防卡钻事故，用于钻高难度的定向井钻事故，用于钻高难度的定向井时经济效果尤为显著时经济效果尤为显著一、顶部驱动钻井系统介绍一、顶部驱动钻井系统介绍 1 1、顶驱概述、顶驱概述三个部分组成：三个部分组成：u导向滑车总成、导向滑车总成、u水龙头水龙头-钻井马达总成钻井马达总成u钻杆上卸扣装置总成钻杆上卸扣装置总成一、顶部驱动钻井系统介绍一、顶部驱动钻井系统介绍顶驱接单根钻进顶驱接单根钻进2 2、顶驱钻井的主

3、要优越性、顶驱钻井的主要优越性u（1）节省接单根时间节省接单根时间：利用立柱钻进，大大节省了接单根的时间u（2）倒划眼防止卡钻倒划眼防止卡钻：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。u（3）下钻划眼下钻划眼：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。u（4）人员安全人员安全：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。u（5）设备安全设备安全：采用马达旋转上扣，上扣平稳，避免上扣扭矩过

4、盈或不足。u（6）井下安全井下安全：在起下钻遇阻、遇卡时，管子处理装置可以在任何位置相连，开泵循环，进行立根划眼作业。n（7）井控安全井控安全：该装置可以在井架的任何位置实现钻具的对接，数 秒钟内恢复循环。双内防喷器可安全控制钻柱内压力。n（8）便于维修便于维修：钻井马达清晰可见。熟练的现场人员约12小时就能 将其组装和拆卸。n（9）下套管下套管：顶部驱动钻井装置的提升能力很大（650吨），在套 管和主轴之间加一个转换头（大小头）就可以在套管中进行压 力循环。套管可以旋转和循环入井，从而减少缩径井段的摩阻 力。n（10）取心取心：能够连续钻进28米，取心中间不需接单根。这样可以 提高取心收获率

5、，减少起钻的次数与传统的取心作业相比，它的优点明显。污染小、质量高。n（11）使用灵活：使用灵活：可以下入各种井下作业工具、完井工具和其他设 备，即可以正转又可以反转。n（12）节约泥浆：节约泥浆：在上部内防喷器内接有泥浆截流阀，在接单根时保 证泥浆不会外溢。n（13）内防喷器功能：内防喷器功能：作业时间的比较作业时间的比较起下钻起下钻30%纯钻进纯钻进30%非生产非生产40%典型钻井的作业时间分配典型钻井的作业时间分配起下钻起下钻25%非生产非生产35%纯钻进纯钻进40%顶部驱动钻井装置钻井时间配顶部驱动钻井装置钻井时间配水平井费用比较水平井费用比较项项 目目 日成本，美元日成本，美元测深，

6、测深，M 机械钻速，机械钻速，m/h日进尺日进尺钻钻2000m所需天数所需天数单井成本，美圆单井成本，美圆单井用顶驱节约，美圆单井用顶驱节约，美圆8口井用顶驱节约，美圆口井用顶驱节约，美圆转盘转盘/方钻杆方钻杆顶驱装置顶驱装置40800430002000200030302402888.36.933864029670041940335120抓钻杆抓钻杆接钻杆接钻杆遥控内防喷器遥控内防喷器顶驱优越性的突出表现顶驱优越性的突出表现3 3、顶驱系统构成（电驱动）、顶驱系统构成（电驱动）变压器变压器司钻司钻操作台操作台液压液压动力源动力源柴油发柴油发电机组电机组3相相600V交流交流3 相相380V交流

7、交流0750V 直流电直流电控制阀组控制阀组通风电机通风电机主电机主电机一体化动一体化动力水龙头力水龙头管子处管子处理装置理装置执行机构执行机构SCR+Invert。1、顶驱本体部分的构成：、顶驱本体部分的构成：TESCOD顶驱总图（电动）顶驱总图（电动）水龙头独立结构水龙头独立结构二、电驱动顶驱与液压驱动产品二、电驱动顶驱与液压驱动产品Tesco液压驱液压驱动顶驱动顶驱（较老式的（较老式的一款）一款）一体化顶驱一体化顶驱液压顶驱安装图液压顶驱安装图水龙头独立结构水龙头独立结构（液压）（液压）2、Varco公司电驱动顶驱公司电驱动顶驱分段式导轨分段式导轨齿轮箱齿轮箱旋转头旋转头PH-50管子处

8、理器管子处理器交流钻井电机交流钻井电机(2)电机冷却系统电机冷却系统平衡系统平衡系统提环提环冲管总成冲管总成鹅颈管鹅颈管2 2、VarcoVarco公司顶驱公司顶驱一体化水龙头顶驱一体化水龙头顶驱400 hp交流电机交流电机(2)风道风道(2)主轴主轴鹅颈管鹅颈管冲管总成冲管总成支架支架10.5:1传速比传速比盘刹盘刹(2)冷却电机冷却电机(2)提环提环TDS-11SA TDS-11SA 动力水龙头动力水龙头电测堵头电测堵头大齿轮大齿轮主轴主轴齿轮箱齿轮箱齿轮箱齿轮箱小齿轮小齿轮复合齿轮复合齿轮叶片叶片电机冷却系统电机冷却系统5 HP 交流电机交流电机风扇风扇钻井电机钻井电机入风口入风口空气流

9、空气流风道风道出风口出风口盘式刹车盘式刹车刹车螺丝刹车螺丝(2)刹车蹄刹车蹄0.09”调节调节刹车固定架刹车固定架刹车片刹车片交流钻井电机交流钻井电机液压系统液压油滤子液压油滤子平衡系统储能器平衡系统储能器上上IBOP延时储能器延时储能器齿轮油滤子齿轮油滤子油压开关油压开关系统储能器系统储能器IBOP 压力开关压力开关上上IBOP执行液缸执行液缸平衡系统阀块平衡系统阀块主液压系统阀块主液压系统阀块吊环阀块吊环阀块吊环液缸吊环液缸平衡液缸平衡液缸液压油箱液压油箱旋转头马达旋转头马达和锁销总成和锁销总成电机和电机和泵总成泵总成液压电机液压电机10hp,1,800rpm油箱容量油箱容量25 加仑加仑

10、特性特性 动力旋转头动力旋转头(360)吊环倾斜总成吊环倾斜总成下下IBOP背钳背钳可调喇叭口可调喇叭口旋转吊环适配器旋转吊环适配器上上IBOP&执行机构执行机构背钳扭矩架背钳扭矩架350T-108”吊环吊环350 or 500T吊卡吊卡PH-50 PH-50 管子处理器管子处理器二层台二层台小鼠洞小鼠洞钻井钻井PH-50 PH-50 吊环倾斜位置吊环倾斜位置变频控制房交流发电机交流发电机直流发电机直流发电机顶驱顶驱接线排接线排二层台二层台接线支架接线支架游动电缆游动电缆接线盒接线盒传感器传感器电磁阀电磁阀编码器编码器钻井电机钻井电机司钻操作台司钻操作台电路系统吊点把顶驱从滑撬脱把顶驱从滑撬脱

11、离或者放入时吊点离或者放入时吊点提环锁提环锁把顶驱从滑撬脱离把顶驱从滑撬脱离或者放入时必须使用或者放入时必须使用 锁销锁销 移动滑撬时必须使用移动滑撬时必须使用!锁销锁销移动滑撬时必须使用移动滑撬时必须使用吊点吊点提起滑撬时提起滑撬时吊点吊点提起滑撬时提起滑撬时净重净重=27,000 lb(12,300 kg)毛重毛重=30,000 lb(13,600 kg)TDS-11SA TDS-11SA 易损件易损件喇叭口喇叭口钳牙钳牙扶正环扶正环冲管冲管液压油滤子液压油滤子齿轮油滤子齿轮油滤子3、MH公司液压顶驱公司液压顶驱-水龙头独立结构形式水龙头独立结构形式直流、与变频驱动顶驱直流、与变频驱动顶驱

12、650吨液压驱动顶驱吨液压驱动顶驱 一体化水龙头一体化水龙头使用大功率液使用大功率液压马达是为获压马达是为获得更高速度得更高速度MHMH公司电驱动顶驱与液压驱动顶驱重量比较公司电驱动顶驱与液压驱动顶驱重量比较4、天意顶驱、天意顶驱 液压系统集成于顶驱本体液压系统集成于顶驱本体 机电液一体化控制系统机电液一体化控制系统回转头无锁紧机构，回转头无锁紧机构，360度度自由旋转、定位自由旋转、定位倾斜机构前倾倾斜机构前倾30，后倾，后倾55采用采用PLC对主电机及辅助系对主电机及辅助系统精确控制统精确控制4、天意顶驱、天意顶驱采用采用Field Bus通讯技术通讯技术上位机实时监控，具有互锁、上位机实

13、时监控，具有互锁、自诊断、自保护功能自诊断、自保护功能主体提升系统采用双负荷通主体提升系统采用双负荷通道道采用内套插入式结构采用内套插入式结构三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构1、动力水龙头u提环总成u平衡系统u电机总成u减速箱总成三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构1、动力水龙头u提环总成u平衡系统u电机总成u减速箱总成三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构1、动力水龙头u提环总成u平衡系统u电机总成u减速箱总成三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构1、动力水龙头u提环总成u平衡系统u电机总成u减速箱总成三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构1、动力水龙头u提环总成u平衡系统

14、u电机总成u减速箱总成三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构1、动力水龙头u提环总成u平衡系统u电机总成u减速箱总成三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构1、动力水龙头u提环总成u平衡系统u电机总成u减速箱总成三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构1、动力水龙头u提环总成u平衡系统u电机总成u减速箱总成三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构1、动力水龙头u提环总成u平衡系统u电机总成u减速箱总成三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构1、动力水龙头u提环总成u平衡系统u电机总成u减速箱总成三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构1、动力水龙头u提环总成u平衡系统u电机总成u减速箱总成三

15、、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构1、动力水龙头u提环总成u平衡系统u电机总成u减速箱总成三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构2、管子处理装置u旋转机构u吊环倾斜机构u背钳三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构2、管子处理装置u旋转机构u吊环倾斜机构u背钳三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构2、管子处理装置u旋转机构u吊环倾斜机构u背钳三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构2、管子处理装置u旋转机构u吊环倾斜机构u背钳三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构2、管子处理装置u旋转机构u吊环倾斜机构u背钳三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构3、钻井液循环通道u鹅颈管总成u冲管总成u内防喷器u保护接头u放松装置三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构3、钻井液循环通道u鹅颈管总成u冲管总成u内防喷器u保护接头u放松装置三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构3、钻井液循环通道u鹅颈管总成u冲管总成u内防喷器u保护接头u放松装置三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构3、钻井液循环通道u鹅颈管总成u冲管总成u内防喷器u保护接头u放松装置三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构4、导向滑车总成u导轨u滑车u反扭矩梁三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构4、导向滑车总成u导轨u滑车u反扭矩梁三、顶驱装置主体结构三、顶驱装置主体结构4、导向滑车总成u导轨u滑车u反扭矩梁