顶部驱动钻井系统及其新发展

进入９０年代，顶部驱动钻井在大多数海洋钻井和水平钻井作业中已成为主要的钻并方法。木文在概述顶部驱动装置发展史的基础上，着重介绍了顶部驱动钻井系统安装于现有常规钻机上所必须进行的改造及顶部驱动系统的新发展—侧部驱动系统。此外，文章对顶部驱动与转盘驱动系统及侧部驱动与常规顶部驱动系统进行了对比，指出了各系统的相对优缺点。最后提出了几点建议。     

顶部驱动钻井技术

顶部驱动钻井是80年代发展起来的一项新技术,是对传统钻井技术的重大突破。本文在回忆顶部驱动钻井技术发展的基础上重点介绍顶部驱动钻井系统的原理及组成。通过顶部驱动钻井系统与转盘方钻杆常规钻井系统的工作对比及分析,发现顶部驱动钻井技术具有:可缩短建井周期;改善了钻井工人操作条件;减少钻井事故;降低钻井成本等四方面优点。同时也存在初始投资大,增加了钻机负荷,系统复杂维修困难,不能进行钢丝绳作业等问题。最后,笔者对我国引进和推广顶部驱动钻井技术工作提出了几点建议,供同行参考。     

顶部驱动钻井技术

顶部驱动钻井是80年代发展起来的一项新技术,是对传统钻井技术的重大突破。本文在回忆顶部驱动钻井技术发展的基础上重点介绍顶部驱动钻井系统的原理及组成。通过顶部驱动钻井系统与转盘方钻杆常规钻井系统的工作对比及分析,发现顶部驱动钻井技术具有:可缩短建井周期;改善了钻井工人操作条件;减少钻井事故;降低钻井成本等四方面优点。同时也存在初始投资大,增加了钻机负荷,系统复杂维修困难,不能进行钢丝绳作业等问题。最后,笔者对我国引进和推广顶部驱动钻井技术工作提出了几点建议,供同行参考。     

顶部驱动装置——卓有成效的钻井系统

传统的钻井方法是转盘驱动方钻杆,带动下部钻具转动,完成钻头破岩。为了使现有钻机更加安全、有效,减少作业者的费用,特别是在海上施工日作业费极高的情况下,国外石油服务公司率先推出了顶部驱动装置(ToP Dirve Sysetm,简称顶驱),美国VARCO公司、NATION-AL WELL公司,加拿大TESCO公司和英国MARITINE HYDRAUILCS公司陆续研制出适应海上、陆地钻机的顶驱。     

顶部驱动系统在苏丹钻井作业中应用

钻井顶部驱动系统(简称顶驱系统)即在钻柱顶部提供旋转动力代替常规转盘旋转,完成钻井作业的系统。河南油田引进的钻井顶部驱动系统系由美国Varco公司生产,主要包括:顶驱主机TDS-9S, 控制系统VEH, VDC司钻台、电缆以及动力源系统,见图1。     

国外顶部驱动钻井系统的最新进展

文章介绍了美国Ｖａｒｃｏ公司,Ｎａｔｉｏｎａｌ－Ｏｉｌｗｅｌｌ公司,Ｂｏｗｅｎ公司ＢＪ公司,加拿大Ｔｅｓｃｏ公司,ＣＡＮ－ＲＩＧ公司,挪威ＭＨ公司,法国Ａｃｂ公司顶部驱动近两年来的最新进展,以及各公司最新顶驱系列,指出最新进展的特点是开发了新产品,形成了顶部驱动系列,研究开发了ＡＣ变频电驱动顶驱,美国Ｖａｒｃｏ公司形成了ＡＣ变频电驱动顶部驱动系列,提出了发展我国啊驱动要形成系列和研制ＡＣ变频电驱动     

顶部驱动钻井装置(二)

4　顶驱钻井装置部件现以美国 TDS- 3S型顶部驱动钻井装置为例 ,介绍其主要部件和附件。顶驱钻井装置主要由水龙头—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 ;顶驱装置控制系统及可选用的附属设备组成。5　水龙头—钻井马达总成5.1　水龙头—钻井马达总成概况水龙头—钻井马达总成是顶驱钻井装置的主体部件 ,它由水龙头、马达和一级齿轮减速器组成。钻井水龙头额定载荷 6 50 0 k N;采用串激 (或并激 )直流电动机立式传动 ,驱动主轴。轴上端装有气动刹车( 1 6 VC6 0 0型气胎离合器 )。当气压为 0 …     

顶部驱动钻井装置平衡系统的分析

石油钻机采用顶部驱动装置，为定向井、水平井和复杂地层钻井提供了有利条件。然而，顶部驱动装置的平衡系统是其不可缺少的组成部分。文中介绍了顶部驱动装置平衡系统的作用原理和结构；阐明了在陆地钻机上使用顶部驱动装置时，取消大钩的液压平衡系统的工作原理和设计计算方法。     

国外顶驱AC变频驱动的应用与发展

阐述了电驱动石油钻井装备经历的AC－AC、DC－DC、AC－SCR－DC和AC变频驱动4个技术发展阶段，总结了AC变频驱动的优缺点，认为目前AC变频驱动是顶驱最先进的电驱动型式。列举了挪威、美国、加拿大等国一些公司AC变频驱动在顶驱上的应用实例。重点介绍了美国Varco公司TDS－9S型项驱结构与钻井性能、AC变频驱动的电动机结构与工作特性以及变频控制系统。研究与分析认为，AC变频驱动是电驱动项驱的发展方向，也是电驱动石油钻采装备的发展方向。     

浅述国外顶部驱动装置的性能与应用

对中国石油长城公司海外在用的VARCO,TESCO,NATIONAL,CANRIG型等4种顶部驱动装置分别进行了介绍和比较,总结了使用效果及其优、缺点,为以后的使用提供借鉴.     

顶驱钻机技术进展及建议

介绍了Varco公司,Tesco公司,Canrig等世界上主要几家生产商顶部驱动钻井系统的最新技术进展和应用情况,以及国内交流变频电驱动顶驱的研制新进展,最后提出了发展我国电驱动顶部驱动钻井系统的建议.     

顶驱钻机技术进展及建议

介绍了Varco公司,Tesco公司,Canrig等世界上主要几家生产商顶部驱动钻井系统的最新技术进展和应用情况,以及国内交流变频电驱动顶驱的研制新进展,最后提出了发展我国电驱动顶部驱动钻井系统的建议。     

基于顶部驱动的滑动钻井导向控制技术

将北京石油机械厂顶驱的主轴旋转定位技术与MWP随钻测量仪相结合,设计并实现了基于顶部驱动钻井和井下动力钻具组合的顶驱滑动钻井导向控制系统。该系统由顶部驱动钻井装置、人机交互界面、井下动力钻具以及MWD随钻测量工具等4部分组成,将顶驱和井下动力钻具相结合,实现对旋转钻柱包括转速、转向、角度在内的完全控制,并可根据井下实时反馈的井眼轨迹信息,实现滑动钻井之前工具面的设置以及滑动钻进过程中工具面的实时监控和动态调整。内蒙SNO116-19H定向井项目的实际应用结果表明,该技术能够显著提升定向井钻进作业的整体时效和井眼质量,同时也为导向钻井的闭环控制和自动化控制奠定了基础。     

2000年国内外石油钻机技术发展水平预测

<正> 一、2000年国外石油钻机技术发展水平预测 根据对80年代石油钻机技术发展水平的跟踪分析结果,笔者提出一些新的技术发展水平预测。 1.顶部驱动和侧部驱动钻井系统的预测     

TDS-9S顶部驱动钻井装置

TDS－9S顶部驱动钻井装置是美国Varco公司新近推出的第三代变频式双交流电机驱动的顶部驱动钻井装置，它具有体积小、重量轻、结构紧凑、易于搬迁、性能优良、运行可靠等优点，介绍了该装置的性能参数和主要结构及其功能，最后总结了在西部钻井过程中该装置的工作特点。     

TDS—9S顶部驱动钻井装置

ＴＤＳ－９Ｓ顶部驱动钻井装置是美国Ｖａｒｃｏ公司新近推出的第三代变频式双交充电机驱动的顶部驱动钻井装置，它具有体积小、重量轻、结构紧凑、易于搬迁、性能优良、运行可靠等优点，介绍了该装置的性能参数和主要结构及其功能，最后总结了在西部钻井过程中该装置的工作特点。     

顶部驱动钻井系统再凝析

对顶部驱动这种新型的钻井设备进行了综合分析，并结合钻井生产的实际情况，对这种新型设备的优缺点进行了评价。     

提高深井钻井速度的几种技术

综述了国外近期深井钻井实践，探讨了深井钻井中深井钻井模拟技术、优化设计技术、近平衡钻井技术、钻头选型技术，应用井下动力钻具提高钻速技术，使用顶部驱动系统和随钻测量系统技术，深井钻井液技术和建立钻井分析及指挥中心等可行性技术，同时指出了我国深井钻井技术应开展的主要工作。     

顶部驱动钻机虚拟样机技术研究

虚拟样机技术是一种新型的基于集成化产品和过程开发策略的产品设计开发和评估手段,在实践中已显示出优越性.研制、开发的顶驱钻机虚拟样机系统可以对顶部驱动钻机进行基于物理的三维动态仿真和虚拟环境下的性能分析,并可对顶部驱动虚拟样机系统数据进行管理.介绍了顶部驱动钻机虚拟样机的总体技术,给出了顶部驱动虚拟样机的体系结构及功能结构,描述了顶部驱动虚拟样机建模、装配、运动分析和动力分析以及数据管理等软件模块的构成和功能,分析了顶部驱动虚拟样机的关键技术及其解决方案.虚拟顶部驱动钻井装置样机系统的研制将改变我国石油机械的产品研制思路,为新型顶部驱动钻井装置的设计和制造提供崭新的计算机平台.     

电动顶驱赢得工业界广泛接受

顶部驱动系统，尤其是直流电驱动和交流电驱动顶驱系统不仅简化钻井操作，并且具有更高的可靠性和较低的维护要求。本文介绍几种电动顶驱系统的发展过程、工作原理和结构特点等，为操作者选购、租赁某种顶驱设备提供参考依据。