顶部驱动钻井装置(一)

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性跨越。现文阐明了它的工作原理及优越性,对于其主要部件的技术参数,结构和工作性能等作了详细的介绍,指明了它在钻井,修井业方面的广阔应用前景。     

我国顶部驱动钻井装置的现状与展望

由石油勘探开发科学研究院等单位设计、研制和生产的第一台６０００ｍ电驱动顶驱装置,在塔里木轮古１井试验成功,标志着中国成为世界上第五个能够生产顶驱装置的国家。这种装置的主要特点是采用直流电动机驱动,单层轨支撑结构、液压驱动的回转头和双向倾斜臂及机、电、液一体化控制技术。到１９９９年底,三种类型的国产顶驱装置的数量将占陆上顶叫数的四分之一,其销售价格仅为国外同类产品的６０％左右。     

顶部驱动钻井装置(三)

8　平衡系统 [1,3]平衡系统总成是顶驱钻井装置极具特色的设备之一。其主要作用是防止上卸接头螺纹时螺纹被损坏 ,这取决于它为顶驱提供了一个类似于大钩的长1 52 mm的减震冲程。之所以必要 ,是因为使用顶驱后起升系统中不再安装大钩 ;即使有大钩 ,它的弹簧也将由于顶驱自身质量而吊长 ,不起缓冲作用。图 1　平衡系统示意平衡系统包含 2个油缸及附件、2个安装在马达支架内的液压储能器、1个安装在导向滑车上的管汇及相关管线 (如图 1 )。油缸一端通过平衡器耳座、螺栓联接于水龙头提环上 ,另一端则通过联接环与大钩耳环联接 ,或者直接与游车…     

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。     

交流变频顶部驱动钻井装置

顶部驱动钻井装置是20世纪80年代以来世界石油钻井工程界的重大前沿技术之一，代表了当今石油钻机和机电液一体化石油机械制造的最高水平。由于顶驱装置具有自动化程度高、安全性能好、钻井速度快、建井周期短、便于优化钻井参数、提高钻井质量，实现高难度的优快钻井、大幅度降低卡钻等钻井事故的发生等诸多优点，在深井、水平井、欠平衡井、     

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。     

顶部驱动钻井装置上卸扣机构概述

叙述了顶部驱动钻井装置几种上卸扣机构的特点以及相应回转头结构。自平衡式上卸扣机构在上卸扣时扭矩可自身平衡，回转头不随反扭矩，但结构复杂。背钳式上卸扣机构结构简单，但扭矩不能平衡，回转头在上卸扣时承受反扭矩，所以须锁紧，而在上卸扣机构不工作时，须松开，使回转头可自由转动。TESCO公司的顶依靠顶驱本体可以前移的特点，部分地解决了上卸扣的问题，不另设置上卸扣机构，所以简单，轻便，但处理事故的能力有局限性     

顶部驱动钻井装置

为了适应钻井工艺技术迅速发展的需要，开发具有自主知识产权的钻井技术装备，为我国钻井队伍在国际市场上参与竞争创造有利条件，中国石油天然气集团公司确定了顶驱装置研制与产业化目标：研发具有我国自主知识产权、具有国际一流技术水平的交流变频顶部驱动钻井装置，形成规模生产能力，满足国内市场的需求，打入国际市场。     

关于发展石油钻机顶部驱动装置的评述

<正> 一、概述 顶部驱动钻机是70年代发展起来的一种新型钻井装备。在1980年以前,顶部驱动钻机被简称为动力水龙头钻机,当时只用作陆地小型钻机及修井机。80年代以来,在近海钻井中,开始采用顶部驱动装置,钻井速度提高15～20％,钻井事故减少,为钻水平井提供了有利条件。顶部驱动钻机机械化程度高,许多钻井承包商开始选用顶部驱动装置,据不完全     

石油钻机的产品数据管理(PDM)系统的研究

根据目前石油钻机生产企业的实际情况,开发一套石油钻机的产品数据管理系统。给出系统的框架结构。提出产品结构树与数据库层关联的解决方法,论述了PDM系统与CAD集成的方法。     

聚合物—正电胶钻井液体系

同一口井的钻井液,上部地层快速钻进,对钻井液的携岩性、防塌性、抑制包被性能及固相控制要求更高。聚合物—正电胶钻井液能满足上部地层快速钻进要求。它具有较强抑制包被作用,在强造浆地层及不造浆易分散地层中,有利于固相控制;具有较强剪切稀释能力,能满足高压喷射及快速钻进的要求;具有良好的携岩性,能满足井眼清洁的要求;还具有良好的防塌性,能保证井眼规则。实践证明：聚合物—正电胶钻井液在上部地层快速钻进中,是一种理想的选择,获得了良好的经济效益。     

用旋转导向钻井系统钻大位移井

在用滑动导向系统钻大位移井时,随着位移及井深的不断增大,由于上部钻柱不旋转,会引起摩阻和扭矩过大、方位漂移失控、井眼清洗不良等问题。计算和实践表明,用滑动导向系统进行钻井时,大位移井的极限延伸能力受到了限制。文中对用旋转导向系统钻大位移井进行了方案性研究,设计了相应的可遥控和井下自动控制的旋转导向工具RSDS,并对旋转导向的机理进行了理论研究。所设计的旋转导向工具以钻井液为动力,充分利用了钻井液的冷却作用,具有较好的工作可靠性,结构简单。用旋转导向系统RSDS进行大位移井钻井,可望相当准确的控制井眼轨迹,大幅度减少钻柱所受的摩阻和扭矩,显著改善井眼的清洁状况。     

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基于钻井液技术所面临的油气层保护，安全快速钻井方面的严格要求。从优选处理剂入手，根本上能够解决页岩水化、油层保护、环保等方面的问题，研制了一种新型聚合醇钻井液。由于聚合醇易于生物降解、利于环保、保护油层等特点，很快引起了人们的关注。聚合醇的作用机理表现为：聚合醇具有浊点效应，当温度降低到浊点温度以下时，聚合醇开始溶解，而温度高于浊点温度时，从水中析出，形成憎水膜，吸附在页岩表面，抑制页岩水化分散的作用；聚合醇与无机盐具有协同效应，起到了抑制页岩水化分散，稳定页岩的作用；聚合醇可增大滤液的粘度、降低滤液的化学活性，抑制页岩水化分散。进行了聚合醇对钻井液的流变性、热稳定性、抑制性等方面的研究，实验结果表明聚合醇的浓度在3%时，所研制的聚合醇钻井液具有很好的热稳定性、抑制性与较好的流变性，能够满足钻井施工的要求。     

川庆钻探工程公司精细控压钻井系统研发及应用

控压钻井技术是近年来发展起来的一项新技术,主要应用于窄安全密度窗口、不确定性压力系统地层的安全钻进。在国内外控压钻井技术发展基础上,基于智能化、信息化、集成化的钻井技术发展方向,采用分散集中控制思路,研发出一套自主知识产权的精细控压钻井系统,实现井筒压力闭环精细控制。该系统通过随钻实时监测井底及地面工程及设备参数,并进行分析及决策,实现井底压力的自动精确控制。该系统在南堡油田进行工业应用,开创了国内控压钻井技术工业应用的先河,解决了该区块奥陶潜山窄安全密度窗口地层恶性漏失、漏喷共存、难以钻达设计地质目标的难题,取得了显著效果。     

利用钻井数据库搭建远程钻井辅助决策规划

网络数据库作为数据管理的最新技术在我国各个行业中已得到广泛的普及和应用, 并大大地推动了行业的技术进步。目前石油钻井专业也开发了多个数据库, 但基本还停留在简单查询和输出部分统计报表的水平上, 并没有真正发挥数据库的作用。文章通过分析目前钻井数据库应用中存在的问题, 提出了利用钻井数据库和国内外先进钻井工程计算软件, 以及钻井知识库整合搭建钻井远程决策系统的思路, 从而使钻井数据库和引进的工程计算软件一起充分发挥各自的功能, 进一步提高钻井公司的管理与施工水平, 为石油天然气勘探开发研究工作提供更好的服务。     

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文章介绍了一种能满足小井眼钻井、定向井、侧钻井及修井等作业的全液压驱动方式的钻修两用顶部驱动装置的结构特点、工作机理和结构仿真研究工作。在该装置的研制过程中,采用机械自动化设计软件（Pro/engineer),通过建立各零部件的三维实体模型、结构装配、干涉检验、力学分析,实现了对DQ－30Y钻修两用顶驱装置的结构仿真研究。找到了该装置在原零部件设计中和装配中存在的问题,及时修改设计方案,并将发现的问题和修改意见反馈到试制单位,从而缩短了该产品的研制周期,降低了研制成本,提高了该产品的可靠性和市场竞争能力。     

气体循环钻井工艺系统研究

目前气体钻井均采用出井气体直接排放的方式。如果能将气体回收,象普通钻井液一样循环使用,则可以大大减少能源消耗,降低钻井成本：同时,如果地层出气量较大,还可以进行天然气的分离与回收利用,使气体钻井的综合效益明显提高。文章针对我国目前氮气和天然气钻井中普遍存在的气体不能循环使用、导致成本过高的问题,首次完整提出了气体循环钻井系统的观点,填补了国内外空白。系统设计了气体循环钻井的工艺技术方案和工艺流程。初步现场试验结果表明,该技术简单易行,稳定可靠,应用前景广阔。对进一步降低我国气体钻井成本,加快推广气体钻井技术具有重要价值。     

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普通的聚合物钻井液在现场应用过程中暴露出一些问题，如在强造浆泥页岩地层时，常表现出抑制性不够强，钻井液的粘度与切力上升快，造浆严重，需要大量排放钻井液，增强聚合物钻井液抑制性时会显著影响流变性与造壁性，钻井液的静结构力强与形成的滤饼质量差等一系列问题。由此导致了新型两性离子聚合物钻井液的产生，由于两性离子聚合物分子结构中含有在粘土表面产生强吸附力的阳离子、非离子基团，在钻井液中表现出较强的抑制性、较好的流变性，使降滤失性调节与抑制性削弱的矛盾得以解决。通过对钻井液体系中的增粘剂、降粘剂及抗盐性降滤失剂的优化，筛选出了增粘与降粘效果好、抗盐性能好的两性离子聚合物，研制了两性离子钻井液体系PL的最佳配方：4%土浆+0.2%FA-367+ 0.2%XY-27+ 1.5%JT888-2+1.5%FT-1，实验结果表明：研制的两性离子钻井液体系PL具有较好的流变性与抑制性，能够满足钻井作业的顺利进行。