頂驅

頂驅

頂部驅動技術是轉盤鑽機問世以來的幾項重大變革 (液壓盤式剎車、液壓鑽井泵、交流變頻驅動等)之一。自1981年12月美國Varco公司研製的頂部驅動系統 投人使用以來,頂驅逐漸被世界各國石油鑽井界所採用。目前,淺海上鑽井船或平台,幾乎全部裝備了頂驅,陸地石油鑽機也越來越多地裝備了頂驅,繼美國Varco公司之後,挪威的Maritime Hydraulics公司、法國的ACB-Bretbr公司和TRITEN公司、美國的National-Oilwell公司、加拿大的CANRIG公司和Tesco公司等都研製和使用頂驅。

頂驅的優點

頂驅頂驅

作為當前最新的鑽井方式,有許多不同於方鑽桿鑽井的優點。同以前的方法相比,頂部驅動鑽井裝置還有一些特定優點:

1.節省接單根時間

頂部驅動鑽井裝置不使用方鑽桿,不受方鑽桿長度限制,避免了鑽進9米左右接單根的麻煩。取而代之的是利用立柱鑽進,大大節省了接單根的時間,從而節約了鑽井時間。

2. 倒劃眼防止卡鑽

頂部驅動鑽井裝置具有使用28米立柱倒劃眼的能力,可在不增加起鑽時間的前提下,順利地循環和鏇轉將鑽具提出井眼。在定向鑽井過程中,可以大幅度地減少起鑽總時間。

3.下鑽劃眼

頂部驅動鑽井裝置具有不解接方鑽桿鑽過砂橋和縮徑點的能力。使用頂部驅動鑽井裝置下鑽時,可在數秒內接好鑽柱,立刻劃眼,從而減少卡鑽的危險。

4. 人員安全

頂部驅動鑽井裝置可減少接單根次數2/3,從而降低了事故發生率。接單根只需要打背鉗。鑽桿上卸扣裝置總成上的傾斜裝置可以使吊環、吊卡向下擺至鼠洞,大大減少了人員工作的危險程度。

5. 設備安全

頂部驅動鑽井裝置採用馬達鏇轉上扣,上扣平穩,並可從扭矩表上觀察上扣扭矩,避免上扣扭矩過盈或不足。鑽井最大扭矩的設定,使鑽井中出現蹩鑽扭矩超過設定範圍時馬達會自動停止鏇轉,待調整鑽井參數後再正常鑽進,避免設備超負荷長時間運轉。

頂驅的發展、組成元件、性能特點:

多年來,石油鑽井一直是依靠鑽機的轉盤帶動方鑽桿和鑽具、鑽頭鏇轉進行鑽井作業的。近年來,隨著鑽井裝備技術的不斷發展,為了更好地滿足鑽特殊工藝井的需要,20世紀80年代,國外研製出一種將水龍頭與馬達相結合,在井架空間的上部帶動鑽具、鑽頭鏇轉,並可沿井架內安放的導軌向下送進的鑽井裝置,同時配備了鑽桿的上、卸絲扣裝置,可完成井下鑽柱鏇轉、循環鑽井液、鑽桿上卸、起下鑽、邊起下邊轉動等操作。因該裝置在鑽機的遊動滑車之下,驅動的位置比原轉盤位置要高,所以稱之為頂部驅動鑽井裝置。頂部驅動鑽井裝置可接立柱(三根鑽桿組成一根立柱)鑽進,省去了轉盤鑽井時接、卸方鑽桿的常規操作,節約鑽井時間20%~25%,同時,減輕了工人勞動強度,減少了操作者的人身事故。使用頂部驅動裝置鑽井時,在起下鑽具的同時可循環鑽井液、轉動鑽具,有利鑽井中井下複雜情況和事故的處理,對深井、特殊工藝井的鑽井施工非常有利。頂部驅動裝置鑽井使鑽機的鑽台面貌為之一新,為今後實現自動化鑽井創造了條件。

目前國內外的深井鑽機、海洋及淺海石油鑽井平台、施工特殊工藝井的鑽機大多配備了頂部驅動鑽井裝置。1993年,國內開始了頂部驅動裝置的研究工作,1996年完成了頂部驅動裝置樣機的台架試驗。1997年,寶雞石油機械廠生產出了DQ60D型頂部驅動裝置,在塔里木油田鑽井隊使用後現已批量生產。截至2004年我國在用的頂部驅動鑽井裝置大約有150台左右。

頂部驅動鑽井裝置有以下主要部件和附屬檔案構成:

l)水龍頭-鑽井馬達總成(關鍵部件之一);

2)馬達支架/導向滑車總成(關鍵部件之一);

3)鑽桿上卸扣裝置總成(關鍵部件之一,它是體現頂部驅動鑽井裝置最大優點的設備);

4)平衡系統;

5)冷卻系統;

6)頂部驅動鑽井裝置控制系統;

7)可選用的附屬設備。

其中水龍頭-鑽井馬達總成包括下述主要部件:

1)鑽井馬達和制動器(氣剎車)

2)齒輪箱(變速箱);

3)整體水龍頭;

4)平衡器。

頂部驅動鑽井裝的性能特點:

·在鑽井過程中可在任意位置提起鑽具劃眼循環,清洗井眼,有效地避免卡鑽等事故發 生。起下鑽過程中遇卡或遇阻可迅速使頂驅接上鑽具,循環泥漿進行劃眼作業。

·用立根鑽進,減少2/3上卸扣工作量。

·在下套管時,藉助於吊環傾斜機構抓取套管,在上扣時頂驅有扶正作用,可避免亂扣、 錯扣,大大提高下套管速度。

·在憋鑽時,可用剎車機構剎住鑽具,慢慢釋放,防止鑽具迅速反彈,以防損壞鑽具或 脫扣。

·在定向鑽進中,可用剎車機構剎住頂驅主軸,進行定向造斜。

·在井涌、井噴時,在井架內任意高度可迅速關閉內防噴器。

·由於不使用轉盤,提高了井口操作時的安全性。

·藉助於傾斜臂和鏇轉頭的作用,井口上卸扣作業和二層台作業的體力勞動強度大大減 輕。

·在穩斜段鑽進時,可隨意提動鑽具,避免岩屑沉積。

·利用立根鑽進,可實現連續長筒取芯達27米。

其結構特點:

·簡便的安裝移運性能。

·具有較大的卸扣能力。

·導軌安裝與拆卸檢修方便,具有互換性能。

·頂驅體可通過過渡環直接與游車連線,減少整個裝置的工作高度。

·液壓控制的鏇轉頭裝置,可帶動吊環傾斜機構鏇轉360º,並有級鎖緊。

·高強度的齒輪減速傳動。

·鑽井和起下鑽採用不同的負荷通道,延長主軸承的使用壽命。

·背鉗採用四點浮動夾持,提高了背鉗的夾持能力,減少了對鑽具的損傷。

·採用液壓浮動油缸平衡頂驅主體自重,可在上卸扣作業時保護鑽具接頭絲扣。

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