頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)

1、 頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置是當(dāng)今石油鉆井的前沿技術(shù)頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置是當(dāng)今石油鉆井的前沿技術(shù)與裝備，是近代鉆井裝備的三大技術(shù)成果（交直與裝備，是近代鉆井裝備的三大技術(shù)成果（交直流變頻電驅(qū)系統(tǒng)和井下鉆頭增壓系統(tǒng)）之一。流變頻電驅(qū)系統(tǒng)和井下鉆頭增壓系統(tǒng)）之一。 頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)是頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)是20世紀(jì)末期，美國(guó)、法國(guó)、世紀(jì)末期，美國(guó)、法國(guó)、挪威等國(guó)家研制應(yīng)用的一種新型的鉆井系統(tǒng)?，F(xiàn)挪威等國(guó)家研制應(yīng)用的一種新型的鉆井系統(tǒng)。現(xiàn)在已成為石油鉆井行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。它適用性極在已成為石油鉆井行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。它適用性極廣，從廣，從2000米到米到9000米的井深都可以使用頂部驅(qū)米的井深都可以使用頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)；從世

2、界鉆井機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)上看，動(dòng)鉆井系統(tǒng)；從世界鉆井機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)上看，它符合它符合21世紀(jì)鉆井自動(dòng)化的歷史潮流?，F(xiàn)在，我世紀(jì)鉆井自動(dòng)化的歷史潮流?，F(xiàn)在，我國(guó)赴國(guó)外打井的隊(duì)伍，如果沒有安裝該系統(tǒng)將不國(guó)赴國(guó)外打井的隊(duì)伍，如果沒有安裝該系統(tǒng)將不允許在投標(biāo)競(jìng)爭(zhēng)中中標(biāo)，由此可見，頂部驅(qū)動(dòng)鉆允許在投標(biāo)競(jìng)爭(zhēng)中中標(biāo)，由此可見，頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)已經(jīng)到了非用不可的地步。井系統(tǒng)已經(jīng)到了非用不可的地步。 所謂的頂驅(qū)，就是所謂的頂驅(qū)，就是可以直接從井架空間上可以直接從井架空間上部直接旋轉(zhuǎn)鉆柱，并沿部直接旋轉(zhuǎn)鉆柱，并沿井架內(nèi)專用導(dǎo)軌向下送井架內(nèi)專用導(dǎo)軌向下送進(jìn)，完成鉆柱旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，進(jìn)，完成鉆柱旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，循環(huán)鉆井液、接單根、循

3、環(huán)鉆井液、接單根、上卸扣和倒劃眼等多種上卸扣和倒劃眼等多種鉆井操作的鉆井機(jī)械設(shè)鉆井操作的鉆井機(jī)械設(shè)備。備。 見圖：它主要有三個(gè)見圖：它主要有三個(gè)部分組成：導(dǎo)向滑車總部分組成：導(dǎo)向滑車總成、水龍頭成、水龍頭-鉆井馬達(dá)總鉆井馬達(dá)總成和鉆桿上卸扣裝置總成和鉆桿上卸扣裝置總成。成。 該系統(tǒng)是當(dāng)前鉆井設(shè)該系統(tǒng)是當(dāng)前鉆井設(shè)備自動(dòng)化發(fā)展更新的突備自動(dòng)化發(fā)展更新的突出階段成果之一。經(jīng)實(shí)出階段成果之一。經(jīng)實(shí)踐證明：這種系統(tǒng)可節(jié)踐證明：這種系統(tǒng)可節(jié)省鉆井時(shí)間省鉆井時(shí)間20%到到30%，并可預(yù)防卡鉆事故，用并可預(yù)防卡鉆事故，用于鉆高難度的定向井時(shí)于鉆高難度的定向井時(shí)經(jīng)濟(jì)效果尤為顯著。經(jīng)濟(jì)效果尤為顯著。 1、鉆井自動(dòng)

4、化進(jìn)程推動(dòng)了頂部驅(qū)動(dòng)鉆井法的誕生。、鉆井自動(dòng)化進(jìn)程推動(dòng)了頂部驅(qū)動(dòng)鉆井法的誕生。 二十世紀(jì)初期，美國(guó)首先使用旋轉(zhuǎn)鉆井法獲得成功，此種方二十世紀(jì)初期，美國(guó)首先使用旋轉(zhuǎn)鉆井法獲得成功，此種方法較頓鉆方法是一種歷史性的飛躍，據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)有法較頓鉆方法是一種歷史性的飛躍，據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)有63%的石油的石油井是用旋轉(zhuǎn)法鉆井打成的。井是用旋轉(zhuǎn)法鉆井打成的。 但在延續(xù)百多年的轉(zhuǎn)盤鉆井方式中，有兩個(gè)突出的矛盾未能得但在延續(xù)百多年的轉(zhuǎn)盤鉆井方式中，有兩個(gè)突出的矛盾未能得到有效的解決：其一、起下鉆時(shí)不能及時(shí)實(shí)現(xiàn)循環(huán)旋轉(zhuǎn)的功能，遇到有效的解決：其一、起下鉆時(shí)不能及時(shí)實(shí)現(xiàn)循環(huán)旋轉(zhuǎn)的功能，遇上復(fù)雜地層或是巖屑沉淀，往往造成

5、卡鉆。其二、方鉆桿的長(zhǎng)度限上復(fù)雜地層或是巖屑沉淀，往往造成卡鉆。其二、方鉆桿的長(zhǎng)度限制了鉆進(jìn)的深度（每次只能接單根），降低了效率，增加了勞動(dòng)的制了鉆進(jìn)的深度（每次只能接單根），降低了效率，增加了勞動(dòng)的強(qiáng)度，降低了安全系數(shù)。強(qiáng)度，降低了安全系數(shù)。 二十世紀(jì)七十年代，出現(xiàn)了動(dòng)力水龍頭，改革了驅(qū)動(dòng)的方式，在二十世紀(jì)七十年代，出現(xiàn)了動(dòng)力水龍頭，改革了驅(qū)動(dòng)的方式，在相當(dāng)?shù)某潭壬细纳屏斯と说牟僮鳁l件，加快了鉆井的速度以及同期相當(dāng)?shù)某潭壬细纳屏斯と说牟僮鳁l件，加快了鉆井的速度以及同期出現(xiàn)的出現(xiàn)的“鐵鉆工鐵鉆工”裝置、液氣大鉗等等，局部解決了鉆桿位移、連裝置、液氣大鉗等等，局部解決了鉆桿位移、連接等問題，但遠(yuǎn)

6、沒有達(dá)到石油工人盼望的理想程度。接等問題，但遠(yuǎn)沒有達(dá)到石油工人盼望的理想程度。 20世紀(jì)世紀(jì)80年代，美國(guó)首先研年代，美國(guó)首先研制了頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)制了頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)TDS-3S投入石油鉆井的生產(chǎn)。投入石油鉆井的生產(chǎn)。80年代年代末期新式高扭矩馬達(dá)的出現(xiàn)為末期新式高扭矩馬達(dá)的出現(xiàn)為頂驅(qū)注入了新的血液和活力。頂驅(qū)注入了新的血液和活力。TDS3H、TDS4應(yīng)運(yùn)而生，應(yīng)運(yùn)而生，直至后來的直至后來的TDS-3SB、TDS-4SB、TDS-6SB。 20世紀(jì)世紀(jì)90年代研制的年代研制的IDS型整體式頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置，型整體式頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置，用緊湊的行星齒輪驅(qū)動(dòng)，才形用緊湊的行星齒輪驅(qū)動(dòng)，才形成了真正

7、意義上的頂驅(qū)，既有成了真正意義上的頂驅(qū)，既有TDS到到IDS，由頂部驅(qū)動(dòng)鉆井，由頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置到整體式頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝裝置到整體式頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置，實(shí)現(xiàn)了歷史性的飛躍。置，實(shí)現(xiàn)了歷史性的飛躍。 最大載荷6500kN，液壓驅(qū)動(dòng)，工作扭矩為55kN.m，工作時(shí)最大扭矩為63.5kN.m，工作轉(zhuǎn)速為130230r/min，液壓動(dòng)力壓力為33MPa，排量1600L/min，水龍頭吊環(huán)到吊卡上平面的距離為6.79米，質(zhì)量17噸。 額定鉆井深度額定鉆井深度5000米，額定載荷米，額定載荷3500kN，輸出功，輸出功率率670kW，最大連續(xù)扭矩，最大連續(xù)扭矩33.10kN.m，最高轉(zhuǎn)速，最高轉(zhuǎn)速200r/m

8、in，質(zhì)量為，質(zhì)量為8.6噸。最低井架高度要求噸。最低井架高度要求39米。米。采用采用25kW直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆柱，連續(xù)旋轉(zhuǎn)扭矩直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆柱，連續(xù)旋轉(zhuǎn)扭矩34.5kN.m，間歇運(yùn)轉(zhuǎn)扭矩，間歇運(yùn)轉(zhuǎn)扭矩41.5kN.m，額定載荷，額定載荷5000kN，最高轉(zhuǎn)速，最高轉(zhuǎn)速300r/min，鉆井液壓力，鉆井液壓力35.1MPa，系統(tǒng)總高，系統(tǒng)總高7.01米，質(zhì)量米，質(zhì)量8.1噸。噸。 額定鉆井深度額定鉆井深度6000m，最，最大鉤載大鉤載4500kN，動(dòng)力水龍頭，動(dòng)力水龍頭最大扭矩最大扭矩40kN.m，轉(zhuǎn)速范，轉(zhuǎn)速范圍圍0183r/min，無級(jí)調(diào)速；，無級(jí)調(diào)速；直流電機(jī)最大輸出功率直流電機(jī)最大輸出功率

9、940kw；傾斜臂最大傾斜角，；傾斜臂最大傾斜角，前傾前傾30，后傾，后傾15；回轉(zhuǎn)；回轉(zhuǎn)半徑半徑1350mm；最大卸扣扭；最大卸扣扭矩矩80kN.m；上卸扣裝置夾；上卸扣裝置夾持鉆桿的范圍持鉆桿的范圍89216mm（38 in）。）。頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置主要有以下部件和附件組成: 1、水龍頭鉆井馬達(dá)總成（關(guān)鍵部件）； 2、馬達(dá)支架/導(dǎo)向滑車總成（關(guān)鍵部件）； 3、鉆桿上卸扣總成（體現(xiàn)最大優(yōu)點(diǎn)的部件）； 4、平衡系統(tǒng)； 5、冷卻系統(tǒng)； 6、頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置控制系統(tǒng)； 7、可選用的附屬設(shè)備。 1、鉆井馬達(dá)； 2、齒輪箱； 3、整體水龍頭； 4、平衡器。鉆井馬達(dá)的冷卻系統(tǒng)：鉆井馬達(dá)的冷卻系統(tǒng)： 馬達(dá)的

10、冷卻為風(fēng)冷。馬達(dá)的冷卻為風(fēng)冷。 1、近距離安裝鼓風(fēng)機(jī)、近距離安裝鼓風(fēng)機(jī) 2、加高進(jìn)氣口的近距、加高進(jìn)氣口的近距 離安裝鼓風(fēng)機(jī)離安裝鼓風(fēng)機(jī) 3、遠(yuǎn)距離安裝鼓風(fēng)機(jī)、遠(yuǎn)距離安裝鼓風(fēng)機(jī) 近距離就是近距離向近距離就是近距離向 馬達(dá)提供冷卻風(fēng)，取風(fēng)馬達(dá)提供冷卻風(fēng)，取風(fēng) 高度在馬達(dá)行程最低點(diǎn)高度在馬達(dá)行程最低點(diǎn) 距離鉆臺(tái)距離鉆臺(tái)6米以上。米以上。遠(yuǎn)距離安裝鼓風(fēng)機(jī)： 在不能保證提供安全冷卻空氣的情況下，例如：井架為密閉式的即可采用直徑8in軟管冷卻系統(tǒng)，且鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)為40hp（比近距離安裝提高了一倍），馬達(dá)安在二層平臺(tái)，從井架外吸進(jìn)空氣，增加的馬力用于驅(qū)使空氣流過較長(zhǎng)的進(jìn)氣軟管。整個(gè)導(dǎo)向滑車總成沿著導(dǎo)軌與游車

11、導(dǎo)向滑車一起運(yùn)動(dòng)。當(dāng)鉆井馬達(dá)處于排放立根的位置上時(shí)，導(dǎo)向滑車則可作為馬達(dá)的支撐梁。 導(dǎo)軌有單軌和雙軌兩種。主要組成部件：1、扭矩扳手2、內(nèi)防噴器 和啟動(dòng)器3、吊環(huán)連接 器和限扭器4、吊環(huán)傾斜裝置5、旋轉(zhuǎn)頭 扭矩扳手總成提供鉆桿的上卸扣的手段。他位于內(nèi)防噴器下部的保護(hù)接頭一側(cè)，他有兩個(gè)液缸在扭矩管和下鉗頭之間。 鉗頭有一直徑為10in的夾緊活塞，用以?shī)A持與保護(hù)接頭相連接的鉆桿母扣。范圍：3in-7in。 鉆桿上卸扣裝置另有兩個(gè)緩沖液缸，類似大鉤彈簧，可提供絲扣補(bǔ)償行程125mm。 內(nèi)防噴器是全尺寸、內(nèi)開口、球型安全閥式的。帶花鍵的遠(yuǎn)控上部?jī)?nèi)防噴器和手動(dòng)的下部?jī)?nèi)防噴器形成井控防噴系統(tǒng)，內(nèi)防噴器采用

12、6in正規(guī)扣，工作壓力為105MPa。吊環(huán)傾斜裝置：有兩種功用：1、吊鼠洞中的單根。 2、接立柱時(shí)，不用井架工在二層臺(tái)上將大鉤拉靠到二層臺(tái)上。若行程1.3米的傾斜裝置不能滿足要求則可選擇2.9米的長(zhǎng)行程吊環(huán)傾斜裝置。 平衡系統(tǒng)的主要作用是防止上卸接頭扣時(shí)螺紋的損壞，其次在卸扣時(shí)可幫助公扣接頭從母扣接頭中彈出，這依賴于它為頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置提供了一個(gè)類似于大鉤的152 毫米的減震沖程。是因?yàn)槭褂庙敳框?qū)動(dòng)鉆井裝置后沒有再安裝大鉤了；退一步說，即使裝有大鉤，它的彈簧也將由于頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置的重量而吊長(zhǎng)，起不了緩沖作用。 一、接立根鉆進(jìn)接立根鉆進(jìn)是頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置普遍采用的方式。采用立根鉆進(jìn)方法很多。對(duì)

13、鉆從式井的軌道鉆機(jī)和可帶立根運(yùn)移的鉆機(jī)，鉆桿立根可立在井架上不動(dòng)，留待下一口井接立根鉆進(jìn)使用。若沒有立根，推薦兩種接立根方法：一是下鉆時(shí)留下一些立根豎在井架上不動(dòng)，接單根下鉆到底，用留下的立根鉆完鉆頭進(jìn)尺；二是在鉆進(jìn)期間或休閑時(shí)，在小鼠洞內(nèi)接立根。為安全起見，小鼠洞最好垂直，以保證在垂直平面內(nèi)對(duì)扣，簡(jiǎn)化接扣程序。還應(yīng)當(dāng)注意接頭只要旋進(jìn)鉆柱母扣即可，因?yàn)轫敳框?qū)動(dòng)鉆井鉆井馬達(dá)還要施加緊扣扭矩上接頭。二、接單根鉆進(jìn)通常在兩種情況需要接單根鉆進(jìn)。一種是新開鉆井，井架中沒有接好的立根；另一種是利用井下馬達(dá)造斜時(shí)每94 m必須測(cè)一次斜。吊環(huán)傾斜裝置將吊卡推向小鼠洞提起單根，從而保證了接單根的安全，提高了接

14、單根鉆進(jìn)的效率。接單根鉆進(jìn)程序如下：1 鉆完單根坐放卡瓦于鉆柱上，停止泥漿循環(huán)(圖a)；2 用鉆桿上卸扣裝置上的扭矩扳手卸開保護(hù)接頭與鉆桿的連接扣；3 用鉆井馬達(dá)旋扣；4 提升頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置。提升前打開鉆桿吊卡，以便讓吊卡通過卡瓦中的母接箍(圖b)； 5 起動(dòng)吊環(huán)傾斜裝置，使吊卡擺至鼠洞單根上，扣好吊卡； 6 提單根出鼠洞。當(dāng)單根公扣露出鼠洞后，關(guān)閉起動(dòng)器使單根擺至井眼中心(圖c)； 7 對(duì)好鉆臺(tái)面的接扣，下放頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置，使單根底部進(jìn)入插入引鞋(圖d)； 8 用鉆井馬達(dá)旋扣和緊扣，打背鉗承受反扭矩； 9 提出卡瓦，開始泥漿循環(huán)恢復(fù)鉆進(jìn)(圖e)。三、起下鉆操作 起下鉆仍采用常規(guī)方法。為提

15、高井架工扣吊卡的能力和減少起下鉆時(shí)間，可以使用吊環(huán)傾斜裝置使吊卡靠近井架工。吊環(huán)傾斜裝置有一個(gè)中停機(jī)構(gòu)，通過它可調(diào)節(jié)吊卡距二層臺(tái)的距離，便于井架工操作。 打開旋轉(zhuǎn)鎖定機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)鉆桿上卸扣裝置可使吊卡開口定在任一方向。如鉆柱旋轉(zhuǎn)，吊卡將回到原定位置。起鉆中遇到縮徑或鍵槽卡鉆，鉆井馬達(dá)可在井架任一高度同立根相接，立即建立循環(huán)和旋轉(zhuǎn)活動(dòng)鉆具，使鉆具通過卡點(diǎn)。 四、倒劃眼操作1、使用頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置倒劃眼可以利用頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置倒劃眼，從而防止鉆桿粘卡和破壞井下鍵槽。倒劃眼并不影響正常起鉆排放立根，即不必卸單根。2、倒劃眼起升程序 倒劃眼起升步驟如下(參見下圖)： 1) 在循環(huán)和旋轉(zhuǎn)時(shí)提升游車，直至提

16、出的鉆柱第三個(gè)接頭時(shí)停止泥漿循環(huán)和旋轉(zhuǎn)(圖a)，即已起升提出一個(gè)立根；2) 鉆工坐放卡瓦于鉆柱上，把鉆柱卡在簡(jiǎn)易轉(zhuǎn)盤中； 3) 從鉆臺(tái)面上卸開立根，用鉆井馬達(dá)旋扣(倒車扣)； 4) 用扭矩扳手卸開立根上部與馬達(dá)的連接扣，這時(shí)只有頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置吊卡卡住立根。在鉆臺(tái)上打好背鉗，用鉆井馬達(dá)旋扣（圖b）； 5) 用鉆桿吊卡提起自由立根(圖c)； 6) 將立根排放在鉆桿盒中(圖d)； 7) 放下游車和頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置到鉆臺(tái)(圖e)； 8) 將鉆井馬達(dá)下部的公接頭插入鉆柱母扣，用鉆井馬達(dá)旋扣和緊扣。稍微施加一點(diǎn)卡瓦力，則鉆桿上卸扣裝置的扭矩扳手就可用于緊扣； 9) 恢復(fù)循環(huán)，提卡瓦，起升和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)柱，繼續(xù)

17、倒劃眼起升。 一、下管套 頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置配用500750 t吊環(huán)和足夠額定提升能力的游動(dòng)滑車，就能進(jìn)行額定重量500650 t的下套管作業(yè)。為留有足夠的空間裝水龍頭，必須使用46 m的長(zhǎng)吊環(huán)。 將一段泥漿軟管線同鉆桿上卸扣裝置保護(hù)接頭相連，下套管過程中可控制遠(yuǎn)控內(nèi)防噴器的開啟與關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)套管的灌漿。 如果需要，也可使用懸掛在頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置外側(cè)的游動(dòng)滑車和大鉤，配用Varco BJ規(guī)定吊卡和適當(dāng)?shù)挠蝿?dòng)設(shè)備，按常規(guī)方法下套管。頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置起下套管裝置如圖35所示。1、節(jié)省接單根時(shí)間。頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置不使用方鉆桿，不受、節(jié)省接單根時(shí)間。頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置不使用方鉆桿，不受方鉆桿長(zhǎng)度的限制也就避

18、免了鉆進(jìn)方鉆桿長(zhǎng)度的限制也就避免了鉆進(jìn)9米左右接一個(gè)單根的麻煩。米左右接一個(gè)單根的麻煩。取而帶之的是利用立根鉆進(jìn)，這樣就大大減少了接單的時(shí)間。取而帶之的是利用立根鉆進(jìn)，這樣就大大減少了接單的時(shí)間。按常規(guī)鉆井接一個(gè)單根用按常規(guī)鉆井接一個(gè)單根用34min計(jì)算，鉆進(jìn)計(jì)算，鉆進(jìn)1000米就可以米就可以節(jié)省節(jié)省4-5h。2、倒劃眼防止卡鉆。由于不用接方鉆桿就可以循環(huán)和旋轉(zhuǎn)，、倒劃眼防止卡鉆。由于不用接方鉆桿就可以循環(huán)和旋轉(zhuǎn)，所以在不增加起下所以在不增加起下 鉆時(shí)間的前提下，頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置就能夠鉆時(shí)間的前提下，頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置就能夠非常順利的將鉆具起出井眼，在定向鉆井中，這種功能可以節(jié)非常順利的將鉆具起

19、出井眼，在定向鉆井中，這種功能可以節(jié)約大量的時(shí)間和降低事故發(fā)生的機(jī)率。約大量的時(shí)間和降低事故發(fā)生的機(jī)率。 3、下鉆劃眼。頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置具有不接方鉆桿鉆過砂、下鉆劃眼。頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置具有不接方鉆桿鉆過砂橋和縮徑點(diǎn)的能力。橋和縮徑點(diǎn)的能力。 4、節(jié)省定向鉆進(jìn)時(shí)間。該裝置可以通過、節(jié)省定向鉆進(jìn)時(shí)間。該裝置可以通過28米立根鉆進(jìn)、循米立根鉆進(jìn)、循環(huán)，這樣就相應(yīng)的減少了井下馬達(dá)定向的時(shí)間。環(huán)，這樣就相應(yīng)的減少了井下馬達(dá)定向的時(shí)間。 5、人員安全。頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置，是鉆井機(jī)械操作自、人員安全。頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置，是鉆井機(jī)械操作自動(dòng)化的標(biāo)志性產(chǎn)品，終于將鉆井工人從繁重的體力勞動(dòng)中動(dòng)化的標(biāo)志性產(chǎn)品，終于將鉆

20、井工人從繁重的體力勞動(dòng)中解救出來。接單根的次數(shù)減少了解救出來。接單根的次數(shù)減少了2/3，并且由于其自動(dòng)化，并且由于其自動(dòng)化的程度高，從而大大減少了作業(yè)者工作的危險(xiǎn)程度，進(jìn)而的程度高，從而大大減少了作業(yè)者工作的危險(xiǎn)程度，進(jìn)而大大降低了事故的發(fā)生率。大大降低了事故的發(fā)生率。 6、井下安全。在起下鉆遇阻、遇卡時(shí)，管子處理裝置可、井下安全。在起下鉆遇阻、遇卡時(shí)，管子處理裝置可以在任何位置相連，開泵循環(huán)，進(jìn)行立根劃眼作業(yè)。以在任何位置相連，開泵循環(huán)，進(jìn)行立根劃眼作業(yè)。 7、設(shè)備安全。頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置采用馬達(dá)旋轉(zhuǎn)上扣，操作、設(shè)備安全。頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置采用馬達(dá)旋轉(zhuǎn)上扣，操作動(dòng)作平穩(wěn)、可以從扭矩表上觀察上扣扭

21、矩，避免上扣過贏或動(dòng)作平穩(wěn)、可以從扭矩表上觀察上扣扭矩，避免上扣過贏或不足。最大扭矩的設(shè)定，使鉆井中出現(xiàn)憋鉆扭矩超過設(shè)定范不足。最大扭矩的設(shè)定，使鉆井中出現(xiàn)憋鉆扭矩超過設(shè)定范圍時(shí)馬達(dá)就會(huì)自動(dòng)停止旋轉(zhuǎn)，待調(diào)整鉆井參數(shù)后再進(jìn)行鉆進(jìn)。圍時(shí)馬達(dá)就會(huì)自動(dòng)停止旋轉(zhuǎn)，待調(diào)整鉆井參數(shù)后再進(jìn)行鉆進(jìn)。這樣就避免了設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，增加了使用壽命。這樣就避免了設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，增加了使用壽命。 8、井控安全。該裝置可以在井架的任何位置鉆具的對(duì)接，、井控安全。該裝置可以在井架的任何位置鉆具的對(duì)接，數(shù)秒鐘內(nèi)恢復(fù)循環(huán)，雙內(nèi)防噴器可安全控制鉆柱內(nèi)壓力。數(shù)秒鐘內(nèi)恢復(fù)循環(huán)，雙內(nèi)防噴器可安全控制鉆柱內(nèi)壓力。9、便于維修。

22、鉆井馬達(dá)清晰可見。熟練的現(xiàn)場(chǎng)人員約、便于維修。鉆井馬達(dá)清晰可見。熟練的現(xiàn)場(chǎng)人員約12小時(shí)就能小時(shí)就能將其組裝和拆卸。將其組裝和拆卸。10、使用常規(guī)的水龍頭部件。頂部驅(qū)動(dòng)裝置可使用、使用常規(guī)的水龍頭部件。頂部驅(qū)動(dòng)裝置可使用650噸常規(guī)水龍噸常規(guī)水龍頭的一些部件，特殊設(shè)計(jì)后維修難度沒有增加。頭的一些部件，特殊設(shè)計(jì)后維修難度沒有增加。 11、下套管。頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置的提升能力很大（、下套管。頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置的提升能力很大（650噸），在套噸），在套管和主軸之間加一個(gè)轉(zhuǎn)換頭（大小頭）就可以在套管中進(jìn)行壓力循管和主軸之間加一個(gè)轉(zhuǎn)換頭（大小頭）就可以在套管中進(jìn)行壓力循環(huán)。套管可以旋轉(zhuǎn)和循環(huán)入井，從而減少縮

23、徑井段的摩阻力。環(huán)。套管可以旋轉(zhuǎn)和循環(huán)入井，從而減少縮徑井段的摩阻力。12、取心。能夠連續(xù)鉆進(jìn)、取心。能夠連續(xù)鉆進(jìn)28米，取心中間不需接單根。這樣可以提米，取心中間不需接單根。這樣可以提高取心收獲率，減少起鉆的次數(shù)與傳統(tǒng)的取心作業(yè)相比它的優(yōu)點(diǎn)明高取心收獲率，減少起鉆的次數(shù)與傳統(tǒng)的取心作業(yè)相比它的優(yōu)點(diǎn)明顯。污染小、質(zhì)量高。顯。污染小、質(zhì)量高。13、使用靈活?？梢韵氯敫鞣N井下作業(yè)工具、完井工具和其他設(shè)備，、使用靈活?？梢韵氯敫鞣N井下作業(yè)工具、完井工具和其他設(shè)備，即可以正轉(zhuǎn)又可以反轉(zhuǎn)。即可以正轉(zhuǎn)又可以反轉(zhuǎn)。14、節(jié)約泥漿。在上部?jī)?nèi)防噴器內(nèi)接有泥漿截流閥，在接單根、節(jié)約泥漿。在上部?jī)?nèi)防噴器內(nèi)接有泥漿截

24、流閥，在接單根時(shí)保證泥漿不會(huì)外溢。時(shí)保證泥漿不會(huì)外溢。15、拆卸方便。工作需要時(shí)不必將它從導(dǎo)軌上移下就可以拆下、拆卸方便。工作需要時(shí)不必將它從導(dǎo)軌上移下就可以拆下其他設(shè)備。其他設(shè)備。 16、內(nèi)防噴器功能。起鉆時(shí)如果有井噴的跡象即可由司鉆遙控、內(nèi)防噴器功能。起鉆時(shí)如果有井噴的跡象即可由司鉆遙控鉆桿上卸扣裝置，迅速實(shí)現(xiàn)水龍頭與鉆桿的連接，循環(huán)鉆井液，鉆桿上卸扣裝置，迅速實(shí)現(xiàn)水龍頭與鉆桿的連接，循環(huán)鉆井液，避免事故的發(fā)生。避免事故的發(fā)生。17、其他優(yōu)點(diǎn)：采用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，減低維修保養(yǎng)費(fèi)用；特別適用、其他優(yōu)點(diǎn)：采用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，減低維修保養(yǎng)費(fèi)用；特別適用于定向井和水平井，因?yàn)榱⒏@進(jìn)能使鉆桿盡快的通過

25、水平井段的于定向井和水平井，因?yàn)榱⒏@進(jìn)能使鉆桿盡快的通過水平井段的一些橫向截面。一些橫向截面。1、鉆井效率明顯提高。、鉆井效率明顯提高。A、從鉆井到起下鉆或從起下鉆恢復(fù)鉆進(jìn)狀態(tài)，該裝置不存在常、從鉆井到起下鉆或從起下鉆恢復(fù)鉆進(jìn)狀態(tài)，該裝置不存在常規(guī)鉆機(jī)的上、卸水龍頭和方鉆桿所造成的時(shí)間損失。規(guī)鉆機(jī)的上、卸水龍頭和方鉆桿所造成的時(shí)間損失。B、不存在常規(guī)鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤方補(bǔ)心蹦出所造成的停工。、不存在常規(guī)鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤方補(bǔ)心蹦出所造成的停工。C、不用鉆鼠洞。、不用鉆鼠洞。D、立根鉆進(jìn)，從而減少了常規(guī)鉆井接單根上提鉆柱需從新定工具、立根鉆進(jìn)，從而減少了常規(guī)鉆井接單根上提鉆柱需從新定工具面角的時(shí)間。面角的時(shí)間。E

26、、在井下純作業(yè)時(shí)間增多，上扣、起下鉆、測(cè)量和其他非純鉆進(jìn)、在井下純作業(yè)時(shí)間增多，上扣、起下鉆、測(cè)量和其他非純鉆進(jìn)時(shí)間減少。時(shí)間減少。2、立柱鉆進(jìn)節(jié)省了大量的時(shí)間、立柱鉆進(jìn)節(jié)省了大量的時(shí)間A、減少了坍塌頁(yè)巖層擴(kuò)眼或清洗井底的時(shí)間、減少了坍塌頁(yè)巖層擴(kuò)眼或清洗井底的時(shí)間。B、在井徑不足需擴(kuò)眼或首次下入足尺寸穩(wěn)定器進(jìn)行擴(kuò)眼時(shí)減少了、在井徑不足需擴(kuò)眼或首次下入足尺寸穩(wěn)定器進(jìn)行擴(kuò)眼時(shí)減少了鉆進(jìn)時(shí)間。鉆進(jìn)時(shí)間。C、在同一平臺(tái)鉆叢式井，不用甩鉆具或卸立柱。、在同一平臺(tái)鉆叢式井，不用甩鉆具或卸立柱。D、不需要接單根就能夠回收最大長(zhǎng)度的巖心。、不需要接單根就能夠回收最大長(zhǎng)度的巖心。E、定向鉆井時(shí)，減少了定向時(shí)間。

27、、定向鉆井時(shí)，減少了定向時(shí)間。3、連續(xù)旋轉(zhuǎn)和循環(huán)降低了風(fēng)險(xiǎn)。、連續(xù)旋轉(zhuǎn)和循環(huán)降低了風(fēng)險(xiǎn)。A、連續(xù)的旋轉(zhuǎn)和循環(huán)是頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置的重要特征。、連續(xù)的旋轉(zhuǎn)和循環(huán)是頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置的重要特征。B、頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置允許使用少量的、比較便宜的潤(rùn)滑劑、鉆井、頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置允許使用少量的、比較便宜的潤(rùn)滑劑、鉆井液或添加劑。液或添加劑。c、減少了鉆柱或昂貴的井下工具卡鉆的幾率。、減少了鉆柱或昂貴的井下工具卡鉆的幾率。4、有利于井控。、有利于井控。A、任何時(shí)間和位置的于鉆柱對(duì)接。、任何時(shí)間和位置的于鉆柱對(duì)接。B、隨時(shí)可以進(jìn)行的循環(huán)和旋轉(zhuǎn)。、隨時(shí)可以進(jìn)行的循環(huán)和旋轉(zhuǎn)。C、減少鉆柱被卡后，上卸方鉆桿的危險(xiǎn)作業(yè)程序

28、。、減少鉆柱被卡后，上卸方鉆桿的危險(xiǎn)作業(yè)程序。5、安全性提高。、安全性提高。A、減少了使用大鉗和貓頭等，降低了鉆井工人作業(yè)危險(xiǎn)。、減少了使用大鉗和貓頭等，降低了鉆井工人作業(yè)危險(xiǎn)。B、減少許多笨重的工作，提高了起升重鉆具的安全性。、減少許多笨重的工作，提高了起升重鉆具的安全性。C、自動(dòng)吊卡，消除了人工操作吊卡的事故隱患。、自動(dòng)吊卡，消除了人工操作吊卡的事故隱患。D、井控安全性得到大大提高。、井控安全性得到大大提高。E、遙控防噴盒，防止泥漿濺落到鉆臺(tái)上，增加了工作的安全性。、遙控防噴盒，防止泥漿濺落到鉆臺(tái)上，增加了工作的安全性。6、作業(yè)時(shí)間的比較、作業(yè)時(shí)間的比較起下鉆起下鉆30%純鉆進(jìn)純鉆進(jìn)30%

29、非生產(chǎn)非生產(chǎn)40%典型鉆井的作業(yè)時(shí)間典型鉆井的作業(yè)時(shí)間分配分配起下鉆起下鉆25%非生產(chǎn)非生產(chǎn)35%純鉆進(jìn)純鉆進(jìn)40%頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置鉆井時(shí)頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置鉆井時(shí)間分配間分配7、水平井費(fèi)用比較、水平井費(fèi)用比較項(xiàng)項(xiàng) 目目日成本，美元測(cè)深，M 機(jī)械鉆速， m/h日進(jìn)尺鉆2000m所需天數(shù)單井成本，美圓單井用頂驅(qū)節(jié)約，美圓8口井用頂驅(qū)節(jié)約，美圓轉(zhuǎn)盤/方鉆桿頂驅(qū)裝置40800430002000200030302402888.36.933864029670041940335120一、強(qiáng)電系統(tǒng) 1)、防塵、防潮是最主要的兩條。SCR主控柜、綜合柜在尚未置放在空調(diào)房前必須注意防潮、防塵，并且不能在溫度過高(4

30、5C以上)、過低(一10以下)的環(huán)境中工作。放置一段時(shí)間重新啟用前，須用吸塵器將元件積存的塵埃除去，然后用電吹風(fēng)將元件烘干，最后須測(cè)絕緣電阻值，至少在1M以上，一般應(yīng)在5M以上。只有在進(jìn)行了以上步驟以后，方可啟動(dòng)SCR。 2)、一定要先啟動(dòng)鼓風(fēng)電機(jī)，然后選擇主電機(jī)的轉(zhuǎn)向。再給定額定電流值(即額定鉆井扭矩值)，最后開動(dòng)主電機(jī)，即給出一個(gè)電壓值(轉(zhuǎn)速值)。3)、一般說來應(yīng)先啟動(dòng)冷卻風(fēng)機(jī)及合上勵(lì)磁開關(guān)后再合主開關(guān)。如先合主開關(guān)，那就該盡快合上勵(lì)磁開關(guān)。4)、運(yùn)行中要隨時(shí)注意觀察電流大小(PLC操作柜 上的扭矩表反映出主電機(jī)工作電流的大小)。 5)、各部分電纜應(yīng)連接牢靠，焊接部位不應(yīng)有虛焊 現(xiàn)象。6)

31、、由于光線照射及空氣的氧化作用，電纜會(huì)發(fā)生老化現(xiàn)象，使用二年以后應(yīng)注意觀察有無裂開、剝落老化現(xiàn)象，一般說，使用四年后應(yīng)更換電纜。 二、弱電控制系統(tǒng) 1)、PLC柜、操作柜均為正壓防爆系統(tǒng)，要配備動(dòng)三大件，保證空氣的干燥、清潔，不含易燃、易爆危險(xiǎn)氣體。 2)、使用操作柜時(shí)應(yīng)先合上電源開關(guān)，再打開操作柜開關(guān)，最后打開PLC開關(guān)，停止操作時(shí)先關(guān)PLC，再關(guān)操作柜，最后關(guān)電源柜。 3)、PLC柜操作柜也應(yīng)注意防潮防塵，但因其具有防爆結(jié)構(gòu)，相應(yīng)地防潮防塵能力也較強(qiáng)。三、主電機(jī)三、主電機(jī) 1)、吸風(fēng)口應(yīng)朝下，防止雨水進(jìn)入。 2)、主電機(jī)外殼不應(yīng)承受本身重量以外的負(fù)荷。 3)、由于主電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，加熱器即自

32、動(dòng)加熱， 當(dāng)長(zhǎng)期不用時(shí)應(yīng)關(guān)掉加熱電路。 4)、電樞及勵(lì)磁部分的絕緣電阻應(yīng)大于1M，當(dāng)小 于08M時(shí)必須先烘干再工作。 5)、主電機(jī)軸伸錐度、粗糙度、接觸斑點(diǎn)均應(yīng) 符合要求。 6)、由于泥漿管路從電機(jī)中心穿過，故在密封要求 上必須嚴(yán)格。 7)、正常鉆井時(shí)，每天應(yīng)在主軸承部位加潤(rùn)滑脂。 四、液壓系統(tǒng)四、液壓系統(tǒng)1)、油箱的液位不低于250mm，油溫不高于80。2)、過濾器應(yīng)定期更換濾芯(3月至6月)，具有發(fā)訊 裝置 的過濾器更應(yīng)勤清洗和制訂相應(yīng)的更換措施。3)、液壓油必須干凈，在使用三個(gè)月以后應(yīng)更換。4)、開泵前，吸油口閘閥一定要打開，出口管應(yīng) 與系統(tǒng)連起來。5)、管路連接一定要可靠，注意各部位組

33、合墊。o形 圈不要遺忘，在不經(jīng)常拆卸的螺紋處可以使用密封膠。6)、濾芯應(yīng)經(jīng)常清洗，半年應(yīng)重新更換濾芯，二年 至三年應(yīng)更換高壓膠管。7)、要防止在拆裝、搬運(yùn)、加油、修理過程中外界 污染物進(jìn)入系統(tǒng)。8)、液壓源的溢流閥應(yīng)調(diào)整至略高于泵的壓力限定 值，一般地不要在無油流輸出情況下啟動(dòng)泵。五、本體部分：五、本體部分： 減速箱是一個(gè)傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的重要部件，潤(rùn)滑油應(yīng)經(jīng)常更換(三個(gè)月至半年)，油面應(yīng)保持一定高度，初次裝配需經(jīng)充分空運(yùn)轉(zhuǎn)跑合，出廠前應(yīng)更換為干凈的潤(rùn)滑油。減速箱內(nèi)裝有鉑電阻溫度傳感器，箱體外裝有溫度變送器，用來監(jiān)視潤(rùn)滑油的溫度，現(xiàn)已調(diào)整為75，超過此溫度，PLC操作柜相應(yīng)的紅燈將顯示，并有聲報(bào)

34、警。 兩個(gè)防噴器（手動(dòng)、液動(dòng)各一個(gè)）均應(yīng)密封可靠，試壓在50Mpa以上。正常情況下當(dāng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不得操作內(nèi)防噴器，只有發(fā)生井噴井涌時(shí)才操作，使之關(guān)閉。起下鉆時(shí)為節(jié)省鉆井液的消耗，應(yīng)將內(nèi)防噴器關(guān)閉，開鉆前一定要先打開內(nèi)防噴器，再開鉆井泵。 上卸扣機(jī)構(gòu)應(yīng)根據(jù)鉆桿的尺寸選擇相應(yīng)牙板，各油缸之間的協(xié)調(diào)動(dòng)作借助于減壓閥、順序閥來調(diào)整。 上卸扣機(jī)構(gòu)與回轉(zhuǎn)頭相連的鏈條長(zhǎng)度應(yīng)調(diào)整合適，略微松馳一些，可起到安全的作用。 1)當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，如不太容易一下子找到原因，應(yīng)采取分段逐步縮小范圍的辦法，就是把電、液、機(jī)區(qū)別或隔離開，先找到是電還是機(jī)械部分的故障。 2)在處理故障時(shí)又必須將某一局部與頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置整個(gè)系統(tǒng)

35、聯(lián)系起來，不要造成排除一個(gè)故障，出來另一個(gè)故障。 3)一般來說，來自液壓系統(tǒng)的故障，多半為污染造成，外泄漏一般來說，只要在密封件和連接螺紋上下工夫，注意結(jié)合面加工的平整、光潔是可以解決問題的，此外要將各溢流閥、減壓閥、順序閥等調(diào)整要得當(dāng)。 4)控制系統(tǒng)的故障多為接點(diǎn)接觸是否可靠，焊接 質(zhì)量等方面所致，不要輕易修改線路；PLC模塊部分， 當(dāng)內(nèi)部電池不足時(shí)會(huì)自動(dòng)顯示。 5)SCR部分因?yàn)橄到y(tǒng)比較成熟，一般來說發(fā)生故，障多為元件出現(xiàn)質(zhì)量問題造成，只要按順序用電工儀表，檢查出損壞元件予以更換，即可解決問題。IDS一1型頂驅(qū)鉆井裝置 美國(guó)美國(guó)Varco BJ公司公司1993年后推出了年后推出了IDS型整體式頂部驅(qū)動(dòng)鉆型整體式頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置井裝置(參見圖參見圖)。由。由TDS型發(fā)展到型發(fā)展到IDS型，型，是頂部驅(qū)動(dòng)發(fā)展史上是頂部驅(qū)動(dòng)發(fā)展史上新的進(jìn)步。新的進(jìn)步。 IDS型實(shí)現(xiàn)了鉆井馬達(dá)與水龍頭的一體化，鉆井馬達(dá)在中心上安置，它穿過水龍頭之中，通過馬達(dá)的空心主軸，與水龍頭鵝頸管和中心管(在頂部動(dòng)鉆井裝置上已演變?yōu)橹鬏S)相連，保證了泥漿有流暢通道。例如我國(guó)寶雞石油機(jī)械廠的DQ一60D1型就是種設(shè)計(jì)，而TDS設(shè)計(jì)中，