第四章 旋转系统设备.ppt

1、第四章 钻机的旋转系统,本章主要内容： 转盘 水龙头 钻具 学习要求： 明确转盘的功用及其使用维护。 了解转盘的结构。 了解水龙头的功用及钻井工艺对水龙头的要求。 熟悉水龙头的维护和保养。 明确钻具的功用和使用方法。,概述,钻机旋转系统主要包括转盘、水龙头、方钻杆、钻杆柱、钻铤及钻头。是钻机的三大工作机组之一，是钻机的地面旋转设备。 钻机旋转系统主要功用是通过转盘、方钻杆和钻柱将扭矩和转速传到井下动力钻具，通过旋转钻柱、钻头，破碎岩石，形成井眼。同时水龙头应能保证高压钻井液的通过和密封。 钻机旋转系统设备的转速及结构尺寸直接决定了钻井的机械钻速。,钻具系,钻具系指方钻杆、钻杆、钻杆接头、接箍、

2、钻铤和钻头等主要钻井工具。 钻具有关安装顺序：游车大钩水龙头（上部与鹅颈管、水龙带相连，随大钩上提下放）方钻杆钻杆钻铤钻头。 几个概念： 水龙头是钻机的旋转系统设备，起着循环钻井液的作用。 方钻杆位于钻柱最上端，上接水龙头，穿过转盘，承受全部入井钻具重量，传递扭具、输送泥浆。 钻铤高级合金钢的厚壁无缝钢管，其作用给钻头加压，输送泥浆，连接钻杆与钻头。 钻头用来旋转破碎岩石，主要有刮刀钻头（两翼、三翼、四翼）、牙轮钻头（钻头体上装几个能灵活转动的牙轮，分单、双、三、多牙轮）、金刚石钻头（PDC、TSP）和特殊用途的钻头。,第一节 转盘,转盘实质上是一个大功率圆锥齿轮减速器，是旋转钻机的关键设备，

3、是钻机的三大工作几之一。转盘位于钻柱最上端，上接水龙头承受全部入井钻具重量。主要作用是把发动机的动力通过转台中心孔的方瓦传给方钻杆、钻杆、钻铤和钻头，驱动钻头旋转，钻出井眼。 滚子方补心在钻台上安装时，要对准井眼，下方补心，慢慢转动转盘，使方补心方体进入转盘大方瓦内。滚子和方钻杆之间的间隙一般宜在02515mm之间，最大不应超过3mm。在使用过程中，应经常检查滚子的磨损量，确保其最大磨损量不超过32mm。每周应检查一次上盖大螺母是否松动，并给滚轮轴承加润滑脂。要定期检查轴和滚针轴承的磨损情况，其移动量应在08mm之内。,方补心,滚子方补心有四方驱动和四销驱动两种型式；适用于ZP175-ZP37

4、5转盘，用于31/2-6等不同规格的四方和六方钻杆。性能特点：1、执行SY/T5080-2004、符合API Spec.7K等相关技术标准。2、主要受力件选用优质合金钢制造。3、特殊结构设计保证滚轮更换调整快捷。,补充：滚子方补心,滚子方补心在钻台上安装时，要对准井眼，下方补心，慢慢转动转盘，使方补心方体进入转盘大方瓦内。滚子和方钻杆之间的间隙一般宜在02515mm之间，最大不应超过3mm。在使用过程中，应经常检查滚子的磨损量，确保其最大磨损量不超过32mm。每周应检查一次上盖大螺母是否松动，并给滚轮轴承加润滑脂。要定期检查轴和滚针轴承的磨损情况，其移动量应在08mm之内。,转盘主补心,转盘主

5、补心及内衬适用于ZP175-ZP375转盘，材料为优质合金钢铸件,尺寸符合SY/T5080-2004石油钻机和修井机用转盘及API Spec.7K标准要求。主补心分为四销驱动和四方驱动两种型式，有整体式和分体式两种结构，可以放入内衬、卡瓦、滚子方补心等。,套管补心及内衬,套管补心及内衬,用于卡持2 3/8-20的套管.套管补心分为整体式和分体式,可满足用户的不同需求.,一、转盘的功用及工艺要求 转盘的功用（重点） 转动井中钻具，传递足够大的扭矩和必要的转速。 下套管和起下钻时，承托井中全部套管柱或钻柱重量。 完成卸钻头、处理事故时倒扣、进扣等辅助工作； 输送泥浆。（泥浆飞溅，油水腐蚀，冲击振动

6、严重。） （5）涡轮钻井时（即在使用井低旋转钻具时，转盘制动上部钻柱，以承受反扭具矩 钻井工艺对转盘的要求（重点） 具有足够大的扭矩和一定的转速，以转动钻柱带动钻头破碎岩石，并能满足打捞、对口、倒扣、造扣或磨铣等特殊作业的要求。 具有抗震、抗冲击和抗腐蚀的能力，尤其是主轴承应有足够的强度和寿命，并要求起承载能力不小于钻机的最大钩载。 转盘中心孔的直径应能满足通过最大号的钻头。中心孔过大将造成井口操作不便并使转盘体积过大，一般在525600mm之间。 具有良好的密封和润滑性能，以防止外界的泥浆、污物进入转盘内部损坏轴承。 能正反转，且具有可靠的制动机构。,转盘传动装置,转盘特点： 符合API7K

7、规范，并拥有API会标使用权。 符合行业标准SY/T5531要求。 转盘传动采用弧齿锥齿轮，承载能力强，运行平稳，寿命长。 转盘外壳为铸焊结构，刚性好，精度高。 齿轮和轴承采用飞溅润滑 (6)整体主补心为铸钢件。 (7)销传动型式可放入API标准方钻杆或六方钻杆的滚子补心，长、短卡瓦均可使用。,二、 转盘的技术规范 见表4-1 转盘代号 ZP 更新设计标号：用阿拉伯数字表示 驱动形式：机械略，Y液压驱动， D电驱动 型号级别：转盘通孔直径，in10 转盘代号 如P72表41中ZP275，其中275是27.5in， 1in=25.42mm,万向轴传递负荷，改变运动方式。,三、转盘的结构组成 （图

8、31）, 组成： 转盘实际上是一个大功率圆锥齿轮也称八字齿轮(结构特殊的角形传动)减速器。 底座 快速轴（水平轴总成） 主要由动力输入链轮（链轮驱动）或连接法兰（万向轴驱动传递负荷，改变运动方式）、水平轴、小锥齿轮、轴承套和底座上的小油池组成。 转台总成 如同又短有粗的空心立轴外装斜齿或螺旋齿大圆锥齿轮，借主轴承装在壳体上。主轴承起承载和承转作用；辅轴承起径向扶正和轴向防跳的作用。 转盘的制动机构 在转盘的上部装有制动转台两个方向转动的制动装置，它由两个操纵杆、左右掣子和转台外缘上的26个燕尾槽组成。 （ 5）壳体 铸钢件或铸焊组件 转盘的工作原理 由以上几部分组成的现代钻井转盘，动力经水平轴

9、上的法兰或链论传入，通过圆锥齿轮传动到转台，借助转台通孔中的方补心和大方瓦带动方钻杆、钻杆柱和钻头转动，同时，大方瓦允许钻杆轴向自由滑动，实现钻杆柱的边旋转边送进。起下钻和下套管时，钻杆柱或套管柱可用卡瓦或吊卡座落在转台上。,举例：ZP7520型转盘与MR20.5S型转盘 见P72 3、转盘的结构方案 （见P75） 四、转盘的维护及使用保养 （必须掌握） 使用前的准备与检查 使用转盘前，应按规定检查机油的油质、油量，并使其符合要求。转盘启动前，其锁紧装置上的操纵杆或手柄应不在锁紧位置。启动转盘前，应检查轴上的密封圈密封是否可靠、转盘链条护罩或万向轴护罩是否齐全、牢靠. 工作中的检查 启动转盘要

10、平稳操作，启动后要检查转台是否跳动，声音是否正常。每班应至少检查一次转盘的固定情况。在钻进和起下钻过程中，应避免猛蹩、猛顿，严禁使用转盘崩扣。 润滑的检查 新转盘使用一个月应更换机油，以后每使用三个月换油一次。防跳轴承和锁紧装置上的销轴每月应至少注入一次润滑脂。 4、转盘的故障及消除方法 （重点）见表42,齿轮图：1平行轴齿轮传动机构（圆柱齿轮传动机构）,直 齿,斜 齿,曲 齿,人字齿,齿轮齿条,内齿轮,齿轮图：2相交轴齿轮传动机构（圆锥齿轮传动机构）,直 齿,斜 齿,曲线齿,齿轮图：3交错轴齿轮传动机构,斜 齿,准双曲面齿轮,蜗杆蜗轮,第二节 水龙头,概述 水龙头是钻机旋转系统、起升系统及循

11、环系统连接的纽带，它一方面承受井中钻具的全部重量（将这部分重量通过提环传给大钩），悬挂钻柱并保证钻柱自由旋转，另一方面它与水龙带相连，将高压钻井液引入旋转的钻杆柱内，注入井底洗井。它是钻机的关键设备。,水龙头特 点： （1）符合API8C规范，并拥有API会标使用权。 （2）符合行业标准SY/T5530要求。 （3）可按要求选配双公扣合金钢短节 （4）冲管和盘根装置为盒式结构，可在钻台上迅速更换，勿须拆下水龙带和鹅颈管。 （5）配4API水龙带接头。,一、水龙头的功用与工艺要求, 水龙头的功用 水龙头是旋转钻机中提升、旋转、循环三大工作中相交汇的关键设备，起着循环钻井液的作用。悬挂在大钩上随大

12、钩上提下放。 不但疏导来自钻井泵的钻井液，还要改变运动方式，在旋转情况下承受井中钻具的重量。 通过上部的鹅颈管与水龙带相连，下部与方钻杆连接，让钻井液进入钻杆柱内腔完成循环洗井作业。 钻井工艺对水龙头的要求 水龙头主轴承应具有足够的强度和寿命，其承载力不小于钻机的最大钩载。 有可靠的高压钻井液密封系统，寿命长，拆卸迅速、方便。能自动补偿工作中密封件的磨损。 上端与水龙带连接处能适合水龙带在钻井过程中的伸缩弯曲。 各承载件要有足够的强度和刚度，并且要求连接可靠，能承受高压。 水龙头的代号 SL 最大静载荷1/10，KN 水龙头代号,二、水龙头的技术规范,我国油田常用的各型水龙头技术规范 见表43

13、,三、水龙头的结构组成,普通水龙头 各种水龙头主要都是由固定、旋转、密封这三大部分组成。 首先看图44，熟悉各个部件的名称。 三管鹅颈管、冲管、中心管 普通水龙头结构 四轴承主轴承、上扶正轴承、下扶正 轴承和防跳轴承。 四密封上、下钻井液密封，上下机油 密封。,橡胶密封即机油盘根,油浸石棉盘根,石棉填料环,石墨填料环,聚四氟乙烯盘根环,SL7130型水龙头的结构 固定部分 提环 外壳 上盖 鹅颈管 下盖 旋转部分 中心管 主、辅轴承 圆锥滚子轴承如图所示 密封部分 上、下钻井液冲管盘根盒组件 上、下机油密封装置 水龙头的主要受力件是主轴承、提环等，所能承受的最大载荷应等于或大于钻机的最大载荷。

14、 水龙头的寿命和工作质量主要取决于 主轴承的结构类型， 轴承布置方案 钻井液密封系统的结构形式,动力水龙头 这种水龙头大都是液压驱动的，配套在液压钻机中，可以省去转盘和方钻杆以及方钻杆旋扣器。在修井设备中由于液压水龙头比较轻，所以应用的更广泛一些。如图45 三、水龙头的使用维护和保养 (必须掌握) 1、水龙头使用前的检查 2、水龙头在使用中的维护检查 3、水龙头常见故障和排除方法 见表44 四、更换盘根装置 盘根盒作用是用来密封，一般用于低温、低压的水泵和油泵上。 1. 拆卸 2. 安装,水龙头的使用总概,在一部钻机中，水龙头是非常具有专业特色的设备，既是旋转系统的设备，又是循环系统的一个部件

15、。它通过提环悬挂于大钩上，可随大钩运行而上提下放。上接有水龙带，下部通过中心管接方钻杆，连接入井钻具。在钻进时，悬挂并承受井内钻柱的全部重量，并将钻柱与水龙带连接起来，构成钻井液循环通道。 水龙头主要由固定、旋转和密封部分组成。常用的水龙头有CH400、SL450、SL130、SL135等型号。现场使用的两用水龙头，是在一般水龙头的基础上，增加了旋扣装置。旋扣装置由气马达、伸缩机构及气路系统组成，接单根时，由气马达通过齿轮带动中心管旋转。,新水龙头使用前必须按高于钻进中最大工作压力12MPa的泵压试压15min，以不滋、不漏为合格。水龙头在搬运过程中，中心管必须带护丝。使用前，应按油池的油尺标

16、记加足机油，并对冲管盘根盒和上、下机油盘根盒、提环销加注润滑脂，并检查上、下盘根盒压盖、冲管盘根盒是否上紧，用链钳转动中心管，确认无阻卡后方可使用。使用新水龙头或长期停用的水龙头时，必须先慢后快，用档启动转盘，待转动灵活后再提高转速。对新的水龙头或修理后第一次使用的水龙头，在使用满200h后应更换润滑油。工作中，每班应检查一次油位，并使之不得低于油标尺的最低刻度线。每两个月应更换一次润滑油。工作中，应在没有泵压的情况下，每班加注一次黄油。在水龙头运转过程中，要随时检查冲管密封盘根盒处是否刺漏钻井液、机油盘根处是否溢漏机油、水龙头壳体是否温度过高(油温不得超过70)、冲管螺纹压帽是否上紧、鹅颈管

17、与水龙带连接由壬(快速接头)是否刺漏。接单根或起钻前，应检查冲管盘根磨损情况及盘根压帽的松紧程度。快速钻进或严重跳钻时，应检查鹅颈管法兰连接螺栓的固定情况。,由壬,高压由壬,第三节 钻具,整套钻具由方钻杆、钻杆及其接头、钻铤和钻头组成。有的带有扶正器、减震器等。 方钻杆、钻杆、钻铤接头连接起来组成钻柱，将钻头送到井底，其重量的一部分形成钻压；其中空部分是循环钻井液的通道；将转盘的旋转运动和扭矩传给钻头，实现破岩钻进。,钻柱扶正器,方钻杆位于钻柱最上端，它通过保护接头上接水龙头，承受全部入井钻具重量，它的主要作用是传递扭矩。其断面为正方形或正六边形，大小正好与转盘中心的方补心内孔相配合，可在其内

18、自由轴向移动。 方钻杆常用强度较高的优质合金钢制造，其壁厚约比钻杆大三倍，上端车成反扣，以免旋转过程中自动卸扣。其上下接头与方形杆体用对焊连接。常用的方钻杆一般长约1316m，要比单根长23m。 通常所说的几英寸的方钻杆指的是方形部分的边宽。如图46中的DFL。,一、方钻杆,方钻杆旋塞,方钻杆旋塞也叫方钻杆考克或钻杆安全阀。钻井液可无压降地自由流过该阀。这类阀用作钻杆安全阀，或者装在方钻杆以上控制防喷。或者在方钻杆下，当方钻杆卸下时防止钻井液流失。其工作压力可达10,000psi或15,000psi。,六方钻杆,四方钻杆,二、钻杆,钻杆，用于传递扭矩，输送钻井液，连接增长钻柱。 钻杆由高级合金

19、钢的无缝钢管制成。单根长812m。 钻杆加厚部分 见图48 钻杆通称直径 API钻杆规范 见表46 钻柱技术进展,张家口现代石油钻具钻杆,3 1/4in标准接头,地质钻杆,石油专用管制生产线,三、钻杆接头,钻杆接头是用以连接、保护钻柱的，根据接头和钻杆本体连接关系，分为有细扣钻杆接头和对焊钻杆接头。前者是用细扣与钻杆本体上细扣烘装在一起，不在拆卸；后者是与钻杆本体对焊起来的，如图49所示。 根据接头内径和钻杆本体内径的关系，接头平分为内平、贯眼、正规三类： 内平式接头 贯眼式接头 正规式接头 依螺纹形式不同，又可分为： 正扣接头 接头上有一道10mm宽的标记槽,以便识别. 反扣接头,张家口现代

20、石油钻具钻杆,3 1/4in标准接头,四、配合接头和接箍,1、配合接头主要用来连接不同尺寸和扣型的钻具。两端丝扣规范与钻杆接头粗扣端规范相同。 常用的配合接头有： （1）水龙头接头 （2）方钻杆接头 （3）配合接头 2、接箍是用来连接钻杆的，通常用接箍把两根短钻杆（6m左右）连接起来组成双根，钻井过程中不在拆开。目前，现场已不在使用。,不同规格的接头转换接头,油管接箍,五、钻铤,钻铤是用AS4145铬钼高级合金钢制造的,壁厚一般为3853mm，相当于钻杆的46倍，重量约为同长度的钻杆的45倍。 钻铤的作用是：用它自身的重量给钻头提供钻压，这样既可以使钻杆始终处于受拉状态，又可对钻头起扶正作用，

21、以保证所钻井眼垂直。同时由于钻铤粗，钢性大，在钻压作用下不易产生弯曲，因而有利于防止钻具折断。,钻铤,普通及无磁钻铤,螺旋钻铤,钻铤卡瓦,六、钻头,旋转钻井法中，钻头是直接破碎岩石、钻穿岩层的工具。显然，钻头工作质量和寿命的主要指标是机械钻速和钻头总进尺。 衡量钻头工作质量和寿命的主要指标是机械钻速和钻头总进尺。 机械钻速指钻进过程中单位时间内进尺数， m/h; 钻头总进尺指某只钻头下井从开始到报废为止 累 计的钻进进尺数，单位是m。 钻头类型：（一）刮刀钻头（二）牙轮钻头（三）磨铣型钻头（四）特殊钻头,三翼刮刀钻头,（一）刮刀钻头,四翼刮刀钻头,合金刮刀钻头,（二）牙轮钻头,单牙钻头,三牙钻

22、头,镶齿三牙轮钻头,矿用三牙轮钻头,（三）磨铣型钻头,PDC钻头,热稳定聚晶金刚石TSP钻头,（四）特殊钻头,1、取芯钻头,PDC取芯钻头,2、矛形钻头 3、菱形钻头 4、偏心钻头 5、梯形钻头,本章总结,1、明确转盘的功用和组成结构。 2、熟悉转盘的使用维护和保养。 3、掌握转盘的故障及消除方法。 4、知道水龙头的功用及工艺要求。 5、掌握水龙头的故障及排除。 6、明确整套钻具的组成及其结构。,作业：,填空题：钻机的旋转系统主要包括 、 、 、 、 及 。其主要作用是_ 。 是旋转钻机中提升、旋转、循环三大工作系统中相交汇的关键设备，起着循环钻井液的作用。 位于钻柱最上端，它通过保护接头上接

23、水龙头，承受全部如井钻具重量，它的主要作用是传递扭矩。衡量钻头工作质量和寿命的主要指标是 和 。 配合接头主要用来连接 和 的钻具。 2、转盘的功用是什么？ 3、钻铤的作用是什么？ 4、 分析转盘转台体轴向移动，圆锥齿轮剧响的原因并提出解决方案。 5、掌握转盘、水龙头的使用和保养。（课后熟悉）,补充: 顶驱驱动钻井系统（Top Drive Drilling System),顶驱驱动钻井系统自20世纪80年代问世以来发展迅速，尤其在深井钻机和海洋钻机中获得了广泛应用。 1982年，第一台该系统投入矿场使用，目前全世界有上千台应用。通常，人们把配备了顶驱钻井系统的钻机称为顶驱钻机，考虑到顶驱驱动钻

24、井系统的主要功用是钻井水龙头和钻井马达功用的组合，故将其列入钻机的旋转系统设备。 顶部驱动钻井装置是钻井设备发展更新的重要标志之一。我国从上个世纪80年代末开始研制,1997年通过部级验定投产，从此石油现场也逐步采用该系统。中国钻井队要想到国外竟标，在设备上的先决条件就是要有电动钻机和顶部驱动钻井系统。,顶驱驱动钻井系统概述,什么是顶部驱动钻井系统？ 答：顶部驱动钻井系统是一套由游车悬持，直接驱动钻具旋转钻进（将转盘的动力移到水龙头处）的驱动装置。 顶部驱动钻井的原理是什么？ 答：顶部驱动钻井系统从井架内部空间的上部直接旋转钻柱，并沿固定在井架内部的转用轨道向下送钻，完成了以立根为单元旋转钻进

25、、循环钻井液、倒划眼（起钻）、上卸钻杆（单根、立根）、下套管和上卸管柱、实施井控作业等各种钻井操作。 液马达驱动 顶部驱动钻井系统的驱动型式有 ACSCRDC 电动机驱动 ACVFDAC ACSCRDC指交流发电机可控硅整流直流电动机驱动 ACVFDAC指交流发电机变频调速器交流电动机驱动 前者叫可控硅直流电驱动,后者叫交流变频电驱动.,一、顶驱驱动钻井系统（TDS）的发展 概述 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

26、驱可实施定向井、丛式井、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，以及驱动型式向电驱动的发展等，都使顶驱具备更好的适应性、 石油钻机是一组十分复杂的大型成套设备，除用于一般陆地石油、天然气钻井外，还有在沙漠、高寒、高原，沼泽、浅滩、海洋等地带使用的钻机，在不同环境下工作的石油钻机要能承受相应的风沙、低温、海水腐蚀、海浪冲刷等恶劣的自然条件。在钻井过程中又是高压、高温、污染、冲刷、腐蚀等极其特殊又复杂的工况。石油钻机制造难度大，成套范围广，美国是制造成套石油钻机最具实力的国家，多数石油生产国，包括欧佩克组织成员国能制造的不多，我国是少数制

27、造成套石油钻机的国家之一。,北京石油机械厂研制的顶部驱动钻井装置是当今钻井装备中技术含量较高并且复杂的机电液一体化的设备，已成为现代钻机的重要配置，是21世纪钻井三大技术装备之一，全世界仅有少数几个国家拥有此项技术。北京石油机械厂与中国石油勘探开发研究院机械所合作，继成功开发了DQ60D、DQ60P直流电顶驱、DQ20Y液压顶驱后，又研制开发了我国首台交流变频DQ70BS型顶部驱动钻井装置。该顶驱采用先进的设计手段和完善的试验装置，运用多项自主知识产权技术，已通过有关部门和专家的验收。, TDS世界发展自1863年法国工程师Leschot发明了转盘式旋转钻井法以来的130余年时间，转盘式旋转钻

28、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，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。 TDS的主要优点由于TDS和侧驱系统(SDS)、陆地顶驱系统(LDS)以及与水龙头和游车相组合的顶驱系统(IDS)，其最终仍以顶部驱动方式进行钻井作业，故TDS与SDS、LDS、IDS的优点基本一致(下文概称作TDS)。其主要优点是：1) 可显著降低钻井辅助时间，提高钻

29、井效率15%20%，甚至更高。2) 可避免或易于排除卡钻、埋钻等孔内事故以及钻遇油气层在提钻时易产生井涌、井喷事故，大大提高了钻井的安全可靠性。3) 特别适用于钻定向井、水平井，显著提高钻定向井、水平井的钻井能力和降低钻井费用。4) 可以获得更长的、连续取样的岩芯样品。5) 减少钻台上旋转和传动的部件，操作更加安全。 TDS向陆地钻机发展据统计，1983年用于陆地的TDS只有1台，至1988年累计已有8台，到1992年累计达到49台。又据加拿大钻井技术公司1996-03提供的资料称，该公司从1988年至今共生产使用(或即将投入使用)的45台TDS中，除了7台用于海上固井平台、2台用于钻井泊船外

30、，其余的36台均用于陆地，占该公司生产总数的80%。不难看出，TDS向陆地钻机发展，具有强劲的潜在发展势头。TDS向陆地石油钻机方面发展的另一个主要因素是：由于海上石油钻井装置是有限的，目前，估计超过90%的海上石油钻机装备了TDS，而陆地石油钻机投入使用的数量是海上的4倍以上，它具有广阔的发展市场。TDS向陆地钻机发展已势在必行。,5.TDS的驱动方式TDS驱动方式目前主要以直流电机驱动为主，但全液压传动和交流变频电机驱动也将越来越多。由于全液压传动具有顶部驱动液马达的小的外形尺寸和质量、有很小的质量功率比和质量扭矩比、能在较大范围内实现无级调速、可在较大范围内实现自动恒功率调节、运动平稳、

31、无冲击、运动惯量小、易于防止过载和操纵性好等一系列优点，特别是由于油马达尺寸小，可不增加井架高度而适用于陆地钻机，因此，挪威Maritime Hydraulics公司的43台TDS，绝大部分采用全液压传动；法国ACB公司于1989年前生产的15台TDS中，有11台是全液压传动。近年来，由于交流变频的大功率电机的商业化和技术日趋成熟，已有TDS采用这种驱动方式并将越来越多。这是由于变频电驱动具有启动电流小、无级调速范围大、传动装置相对简单、运转安全可靠等一系列优点所决定，它也是未来电驱动发展的重要趋势之一。, TDS的结构与参数根据钻井工艺的需要，TDS结构和参数不断更新，规格品种不断增加。现举

32、最有代表性的Varco-BJ和CANRIG两公司的产品为例，予以简述： a)Varco-BJ公司1981年研制初型为TDS-1型(电马达轮系传动)和TDS-2型(仅设计，未投产)；1983年研制出速比为5.331的单速TDS，并变为工业生产的TDS-3标准型，1988年发展了TDS-5型；1989年又发展了TDS-3H型和TDS-4H型；1990年研制出TDS-3S型、TDS-4S型和TDS-6S型；19911992年发展了TDS-3SB、TDS-4SB、TDS-6SB型以及IDS型；19931995年又发展了TDS-7S型(全用于海上和大型的陆地钻机上)和适用于6000m陆地、低价格、快速安

33、装、直流电驱动的IDS-1型和IDS-3型，以及完善发展了取自驱动转盘，动力通过万向轴以驱动顶驱的陆用LDS-1型(与侧驱SDS相同)；19961997年又发展了与水龙头相组合，适用于陆地的、低价格的TDS-9S型(交流变频双马达2149.14kW)和TDS-10S型(交流变频双马达2261 kW)。b)CANRIG公司加拿大CANRIG公司专门为陆地钻机研制井架无须加高或加固、导向装置为可折叠、便于运输安装的各型TDS，共有3类11种型号。新近研究开发的3种型号，即5025E、7035E、9050E，其驱动功率依次为372.85，522和671.13 kW，额定负荷依次为250，350和50

34、0t。从额定负荷可知，它们可广泛地用于25006000m钻井深度的石油钻机。这3种型号其末位的“E”符号，代表交流变频电动机驱动。最近，CANRIG公司发展了为配备深海大型钻井平台的CANRIG AC 1165E型TDS，分别装备于1999年将建成的Pride Africa和Pride Angola号浮船上，其工作水深为3 048m，钻深9601.2m。,二、顶部驱动钻井系统的特点 和转盘方钻杆旋转钻井法相比所具有的优点为： 减少接单根的时间。（节省了近2/3的时间） 减少钻井事故。 提高安全性。 提高钻定向井速度。 减少劳动强度。 提高取心质量。（中间不需要接单根，以28m立根取心钻进） 现在，石油钻井已部分使用顶部驱动钻井系统。顶部驱动钻井系统是集转盘、水龙头为一体，用电动钻机作旋转钻井动力，并能随提升系统而升降的钻井旋转系统，是对转盘钻井的一次重大改进。具有转盘钻井无可比拟的优点，如可接立柱钻进，减少23的接单根时间，能倒划眼和下钻划眼，起钻时可旋转钻杆和继续循环钻井液，钻柱可顺利取出缩径井段，可以不接方钻杆即可钻过桥塞点和缩径点，