顶部驱动采油装置(钟卫平).ppt

1、顶部驱动钻井装置,车辆09-1班：钟卫平,一、顶部驱动钻井装置概述,顶部驱动钻井装置是当今石油钻井的前沿技术与装备，是近代钻井装备的三大技术成果（交直流变频电驱系统和井下钻头增压系统）之一。 顶部驱动钻井系统是20世纪末期，美国、法国、挪威等国家研制应用的一种新型的钻井系统。现在已成为石油钻井行业的标准产品。它适用性极广，从2000米到9000米的井深都可以使用顶部驱动钻井系统；从世界钻井机械的发展趋势上看，它符合21世纪钻井自动化的历史潮流。现在，我国赴国外打井的队伍，如果没有安装该系统将不允许在投标竞争中中标，由此可见，顶部驱动钻井系统已经到了非用不可的地步。,自1863年法国工程师Les

2、chot发明了转盘式旋转钻井法以来的130余a时间，转盘式旋转钻机几乎全部替代了冲击钻井的石油钻机。直至1981-12，美国Varco-BJ公司研制的TDS正式用于自升式钻井平台上。由此形成了石油钻井技术的又一重大技术变革。在此后18 a，TDS系统逐渐广泛地被世界各国石油钻井界所采用。目前，所有海上石油钻井船或平台，几乎全部装备了这一系统，陆上石油钻机也逐渐采用，并有越来越多地装备TDS之趋势。,什么是顶部驱动钻井系统？,所谓的顶驱，就是可以直接从井架空间上部直接旋转钻柱，并沿井架内专用导轨向下送进，完成钻柱旋转钻进，循环钻井液、接单根、上卸扣和倒划眼等多种钻井操作的钻井机械设备。,见图：它

3、主要有三个部分组成：导向滑车总成、水龙头-钻井马达总成和钻杆上卸扣装置总成。 该系统是当前钻井设备自动化发展更新的突出阶段成果之一。经实践证明：这种系统可节省钻井时间20%到30%，并可预防卡钻事故，用于钻高难度的定向井时经济效果尤为显著。,二、顶部驱动系统的研制过程：,二十世纪初期，美国首先使用旋转钻井法获得成功，此种方法较顿钻方法是一种历史性的飞跃，据统计，美国有63%的石油井是用旋转法钻井打成的.但在延续百多年的转盘钻井方式中，有两个突出的矛盾未能得到有效的解决：其一、起下钻时不能及时实现循环旋转的功能，遇上复杂地层或是岩屑沉淀，往往造成卡钻。其二、方钻杆的长度限制了钻进的深度（每次只能

4、接单根），降低了效率，增加了劳动的强度，降低了安全系数。二十世纪七十年代，出现了动力水龙头，改革了驱动的方式，在相当的程度上改善了工人的操作条件，加快了钻井的速度以及同期出现的“铁钻工”装置、液气大钳等等，局部解决了钻杆位移、连接等问题，但远没有达到石油工人盼望的理想程度。,周期地将钻头提到一定的高度向下冲击井底，破碎岩石。在不断冲击的同时，向井内注水将岩屑、泥土混成泥浆，等井底泥浆碎块积到一定数时，便停止冲击，下入捞砂筒捞出岩屑，然后再开始冲击作业。如此交替进行，加深井眼，直至钻到预定深度为止。 用这种方法钻井，破碎岩石、取出岩屑的作业都是不连续的，钻头功率小、效率低、速度慢，远不能适应现代

5、石油钻井中优质快速打深井的要求。 代之而起的便是旋转钻井法。,2旋转钻井法 旋转钻井法包括地面驱动转盘旋转和顶部驱动钻井法及井下动力钻具旋转钻井法,(1)、转盘旋转钻井法和顶部驱动钻井法的设备组成和工作原理如图,钻杆代替了顿钻中的钢丝绳，钻头加压旋转代替了冲击。所以，转盘旋转钻井法破碎岩石和取出岩屑都是连续的，克服了冲击钻井的缺点，提高了钻井效率。（与顿钻相比）,20世纪80年代，美国首先研制了顶部驱动钻井系统TDS-3S投入石油钻井的生产。80年代末期新式高扭矩马达的出现为顶驱注入了新的血液和活力。TDS3H、TDS4应运而生，直至后来的TDS-3SB、TDS-4SB、TDS-6SB，TDS9S、TDS10S、TDS11S等。,20世纪90年代研制的IDS型整体式顶部驱动钻井装置，用紧凑的行星齿轮驱动，才形成了真正意义上的顶驱，既有TDS到IDS，由顶部驱动钻井装置到整体式顶部驱动钻井装置，实现了历史性的飞跃。,我国从20世纪80年代末期开始跟踪这一世界先进的技术，93年列入原中国石油天然气总公司重点科研计划，于95年完成样机，97年4月在塔里木60501钻井队钻机上进行工业实验，能适应多