顶部驱动装置在轻型钻机上的应用研究

在分析轻型钻机应用顶部驱动装置的可行性的基础上,讨论了3000～4000m钻机加装顶驱的必要性;针对轻型钻机井架的结构型式特点,建议配套轻型液压顶驱或电动顶驱装置,并提出顶驱选型的2项原则;根据前开口井架不能承受大扭矩的特点,对顶驱导轨及扭矩传递支架型式进行了结构设计,既满足导轨及支架的安装及拆卸要求,又能将导轨承受的反扭矩最大限度地传递到底座上,减少井架在钻井过程中的扭震。南阳石油机械厂与意大利Soilmec公司合作制造的HTD—200液压顶驱成功应用于3000m车装钻机上,顶驱的安装及拆卸时间均不超过4h。     

在海洋修井机上安装顶驱装置的可行性研究

介绍了顶驱装置的工作机理和结构特点，重点分析了在HXJ1OO型海洋修井机上安装VARCO TDS-IOSA型顶驱的可行性，包括动力配置、平台布置、井架高度和井架截面尺寸等方面。完成了安装顶驱后反扭矩的计算和井架力学分析，并提出了井架结构的改造方案。     

TDS-11SA交流顶驱系统在桥73井中的使用

1 TDS-11SA交流顶驱系统 美国Varco公司1997年设计出的TDS-11SA顶驱系统,是目前世界上较先进的顶驱系统.可同时配备两台(257kW或294kW)交流电机,515 kW和588 kW的顶驱可分别产生44.03kN·m和50.8kN·m的钻井扭矩以及63.68kN·m和74.5kN·m的上扣、卸扣扭矩.该系统结构紧凑,可在标准的43m井架内安装运行,提升能力500t;高便携式设计使其安装和拆卸工作非常方便,安装费用极低,井架改动不大.     

石油钻机井架的现状与发展趋势

介绍了国外及我国石油钻机用塔形井架、Ａ形井架、Ｋ形井架和桅形井架等的现状与发展趋势。在对各类型井架结构特点和发展过程进行分析的基础上，提出了发展我国井架的若干设想：淘汰塔形井架；优先发展Ｋ形或Ａ形井架；积极开展顶驱井架的理论研究，同时为适应顶驱装置安装开展老式井架的改造；大力开发井架上的机械化、自动化设施；着手研究超深井大型井架。建议我国钢铁生产部门开发新的型钢品种，以进一步改善井架构件的受力状况。     

顶部驱动钻井装置在陆地石油钻机上的应用

顶部驱动钻井装置在陆地石油钻机上的推广前景广阔。陆地钻机钻井周期短，拆装、搬迁频繁，而且并深范围大，因此顶驱装置必须易于安装和拆卸，重量要轻，其功率和输出扭矩应满足不同并深范围的要求。为了利用陆地钻机现有井架安装顶驱装置，要尽可能缩小顶驱的横截面尺寸，降低主体部分的高度。我国第一台预驱装置已应用于钻深6000m的沙漠钻机上，在塔里木轮古1号准水平井的试用中，成功地处理了多起卡钻和蹩钻事故。该并完钻井深5590m，最大井斜71．5°，水平位移462m。     

国外顶部驱动钻井系统介绍

美国Ｖａｒｃｏ公司 1997年设计出ＴＤＳ— 11ＳＡ顶驱系统 ,是目前世界上较先进的顶驱 ,可同时配备两台 (2 5 7ｋＷ或2 94ｋＷ)交流电机 ,5 15ｋＷ和 5 88ｋＷ的顶驱可分别产生44 0 3ｋＮ·ｍ和 5 0 8ｋＮ·ｍ的钻井扭矩以及 6 3 6 8ｋＮ·ｍ和74 5ｋＮ·ｍ的上扣、卸扣扭矩。该系统结构紧奏 ,可在标准的43ｍ井架内安装运行 ,提升能力 5 0 0ｔ,高便携式设计使其安装和拆卸工作非常方便 ,安装费用极低 ,井架改动不大。1 ＴＤＳ— 11ＳＡ顶驱的优点(1)提高工作效率、降低单井成本。交流电机设有电刷 ,从而降低了维护费用 ;本身带有液压系统…     

海洋钻修机采用顶驱装置的可行性研究

在简述海洋钻修机采用顶驱的难点及对顶驱的要求后 ,着重分析了意大利Soilmec公司HTD— 2 0 0液压顶驱的结构、技术指标和参数。针对HZJ30海洋钻修机井架采用前开口、直立无绷绳、双节套装式结构 ,自身不具备较强抗扭能力的特点 ,提出安装顶驱需适当加固井架下体 ,在井架上部采用柔性连接 ,在井架下部采用刚性支架的安装型式。最后对海洋钻修机顶驱的使用环境及预计效果做了初步分析。     

顶驱钻井反扭矩的分析及应对措施

本文通过分析顶驱反扭矩的产生机理、顶驱的能耗制动、限扭矩机理上分析,综合阐述对顶驱反扭矩的有效控制方式,并针对不同顶驱介绍不同的释放方式。     

直驱式顶驱的研制和应用

介绍了一种利用机电融合技术设计出的新型顶驱——直驱式顶驱装置。该顶驱装置采用大功率交流变频电动机直接驱动主轴,与传统的顶驱相比取消了机械变速机构,实现了电机与机械的相互融合。国外现场使用情况表明:与传统同型号的顶驱相比,不仅明显提高连续钻井作业扭矩,并且显著降低设备使用故障率与维护强度,增强了应对钻井事故的能力。具有较强的可靠性、经济性和良好的推广前景。     

DQ40Y顶驱装置液压系统设计

为了满足小型钻机和修井机的需要,研发了DQ40Y液压顶驱装置。主要介绍了DQ40Y顶驱装置的液压系统设计。其主泵系统采用P/Q控制模块,通过对系统压力和流量的线性调节,实现了对钻井扭矩和速度的控制;动力马达具有摆角可调功能,通过改变马达排量,可调节钻井扭矩和钻速;循环冷却系统采用备份设计,方便了系统的维护与保养;辅助系统吸取了交流变频电驱动顶驱的成功经验,沿用了其液压系统。厂内性能试验结果表明,该液压系统基本达到了最初的设计要求,为DQ40Y顶驱装置进入市场奠定了基础。     

DQ—30Y钻修两用顶部驱动装置

DQ－30Y钻修两用顶驱装置是一种液压驱动的顶部驱动装置，既可用于钻井，也可用于修井，装置采用了液压增扭器，增加了扭矩输出能力，并有多种扭矩输出，可以满足各种钻井工况的需要，在不影响整机性能的前提下，简化了装置的结构，取消了多道旋转密封，提高了装置的可靠性，介绍了DQ－30Y顶驱装置的主要结构和技术参数，提出这种装置具有结构合理，功能完善，适用性强和可靠性好等特点。     

VARCO-10SA顶驱导轨滑动架故障原因分析及预防

VARCO-10SA顶驱的导轨滑动架承受的反扭矩和冲击力较大,经常出现10SA顶驱导轨滑动架固定螺栓松动的故障,是影响顶驱正常运转的重大隐患。针对故障现象,计算顶驱正常钻进及上卸扣过程中的反扭矩,分析反扭矩对导轨滑动架固定螺栓的影响。计算顶驱上提及下放过程中导轨对滑动架的冲击力,计算导轨对滑动架的冲击力对滑动架固定螺栓组产生的旋转扭矩和横向作用力,分析得出滑动架固定螺栓受到的横向作用力是造成螺栓松动的主要原因,提出相应的预防措施。     

新型直驱式顶部驱动钻井装置

为解决顶驱因故障停机时间长而带来的系列问题,研制了新型直驱式顶部驱动钻井装置,并形成了DQ225DBZ、DQ450DBZ、DQ675DBZ和DQ900DBZ系列型号的直驱式顶驱,可达到4 000～12 000 m的钻井作业深度。该顶驱主要由动力水龙头和管子处理器组成,采用大功率交流变频电动机驱动,无级变速控制,多功能人机界面操作;提升系统采用双载荷通道隔离设计,中心管主轴设计有特殊组合轴承,可承受钩载,同时也具备抗钻柱纵向振动功能。DQ2250DBZ顶驱在国外应用13口井,经受了-30℃严寒考验,最大连续钻井扭矩达到了35 kN·m,创下日钻进1 016 m的记录。DQ450DBZ顶驱在国内川东70563钻井队现场作业,最大连续钻井扭矩28 kN·m,上卸扣扭矩30 kN·m,水平井造斜段始为4 593 m,造斜88°,总进尺达6 500 m。     

HJJ675/52-T型海洋井架在风暴自存下的特性分析

海洋井架不但承受工作载荷,同时也承受风载荷以及海洋环境载荷。运用ANSYS有限元软件建立了HJJ675/52-T型海洋井架模型,对井架所受的风载荷进行了计算,对井架进行了模态分析和谐响应分析,指出了井架在风暴自存工况下的薄弱环节。建模时井架上所带的扶梯、栏杆等附件以及天车、游车、顶驱、二层台等装置视为集中载荷施加于相应节点上。分析结果表明,节点的位移频率曲线反映了井架的共振特性;实际操作中应根据钻井工况的不同,调节绞车的转速使其避开井架的固有频率,以免引起井架共振。     

顶驱内防喷器驱动装置的研究与改进

钻井系统中,作为控制内防喷器启闭的驱动装置的稳定性和可靠性至关重要。鉴于此,介绍了加拿大Hi-Kalibre公司、Canrig公司以及美国NOV公司等3家国外顶驱内防喷器驱动装置的研究现状;通过试验测试,给出了内防喷器在不同压力等级下的启闭扭矩值,作为驱动装置设计输入以及现场使用参考依据;结合顶驱的现场使用情况,针对内防喷器开关不到位、摇臂总成故障、滑套故障、装配及使用问题,给出了对应改进措施。研究内容可为顶驱内防喷器驱动装置设计提供参考依据。     

海洋钻机井架振动检测及评估——以ZJ50/3150DB钻机为例

渤海某海洋平台配置的ZJ50/3150DB海洋钻机在钻井作业时井架振动幅度较大,为了评估井架在钻井作业时的安全性,对井架进行了振动检测,并建立了井架结构有限元模型,结合现场检测数据和模型计算结果分析井架振动对井架结构安全的影响。分别进行了井架固有频率检测、钻进作业工况井架幅频响应检测、井架振动幅值检测和井架振动加速度检测;依据井架图纸及现场井架实际情况,采用ANSYS软件建立了井架结构有限元模型。使用该模型计算出的井架第1阶固有频率为0.555 8 Hz,与现场检测结果较吻合,验证了模型的正确性。分析现场检测数据和模型计算结果发现:顶驱转速为36 r/min时,井架易发生共振;井架C型开口抗扭强度低;井架底座2个前撑杆为关键构件,其结构安全性影响整个井架安全;各种工况下的井架振动和顶驱通过二层台时引起的井架冲击振动均符合安全要求。     

TESCO 900ECI顶驱B电机故障案例分析及修复过程

加拿大生产的TESCO顶驱是钻井生产现场常见的顶驱型号之一,本文从实际案例出发,对TESCO顶驱B电机无输出扭矩故障提出了合理的分析诊断依据和修复办法。     

国外顶部驱动钻井系统的技术发展趋势

初期的顶部驱动钻井系统（简称顶驱）结构复杂，用途单一，形体高而质量大，驱动模式简单，输出扭矩小。现今的顶驱已实现系列化，结构更合理，可应用于大中小型石油钻机，完成陆地、沙漠、极地及更复杂地层的钻井；大扭矩、双速传动顶驱可实施定向井、丛式并、水平井和斜井钻井。顶驱结构由固定式向可拆卸式发展，高度和外形尺寸的减小，质量的减轻和反扭矩梁的采用，以及驱动型式向AC电驱动的发展等，都使预驱具备更好的适应性、经济性、可靠性和先进性。     

DQ20Y1液压顶部驱动钻井装置

顶部驱动钻井装置是动力从钻具的顶部直接驱动钻具进行旋转钻进的装置,具有较强的自动化工作能力和较高的作业效率,是欠平衡钻井、套管钻井、大斜度钻井、水平钻井等多种钻井工艺重要的支持装备。DQ20Y1液压顶部驱动钻井装置设计理念先进,实现了顶驱产品的小型化,配套建立了试验的方法及实验设备,达到闭式液压传动与电液扭矩限定精确控制水平,液压系统及液力传动系统的散热效果较好。产品符合API及国内行业相关标准,经性能测试主要性能参数达到国际先进水平,经工业试验和生产应用,特别适合于中浅井钻机或修井机配套使用。装置设计钩载1350kN(150t),额定扭矩25kN.m,卸扣扭矩55kN.m(最大值),背钳夹持范围为φ73.025～φ127mm钻杆,转速为0～160r/min,IBOP工作压力为35 MPa,主体重量为5t。该装置是目前国内唯一定型生产的2000m顶驱装置。     

GC 2L4型钻井管柱自动化处理系统研制

为提高钻井作业效率、降低操作人员劳动强度,提高操作安全性,同时为了提高钻机的自动化、智能化水平。研制了GC 2L4型钻井管柱自动化处理系统,通过配置举升式动力猫道、自动井架工、液压吊卡、铁钻工等机械化设备,与顶驱装置配合实现钻杆、钻铤、套管等钻井管柱的机械化输送、机械化建立根、立根自动化排放等作业,实现高效、安全、低作业强度的管柱自动化处理作业模式。通过钻机集成双司钻智能控制平台,实现管柱处理系统的自动化远程集中控制。