1、頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)1.頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)概述；1.1.頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)簡介（圖1）； 頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置是當(dāng)今石油鉆井的前沿技術(shù)與裝備，是近代鉆井裝備的三大技術(shù)成果（交直流變頻電驅(qū)系統(tǒng)和井下鉆頭增壓系統(tǒng)）之一。 20世紀(jì)末期，美國、法國、挪威等國家研制應(yīng)用的一種新型的鉆井系統(tǒng)。現(xiàn)在已成為石油鉆井行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。它適用性極廣，從2000米到9000米的井深都可以使用頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)；從世界鉆井機(jī)械的發(fā)展趨勢上看，它符合21世紀(jì)鉆井自動(dòng)化的歷史潮流。現(xiàn)在，我國赴國外打井的隊(duì)伍，如果沒有安裝該系統(tǒng)將不允許在投標(biāo)競爭中中標(biāo)，由此可見，頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)已經(jīng)到了非用不可的地步。所謂的頂驅(qū)，就是可以直接從井架空間

2、上部直接旋轉(zhuǎn)鉆柱，并沿井架內(nèi)專用導(dǎo)軌向下送進(jìn)，完成鉆柱旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，循環(huán)鉆井液、接單根、上卸扣和倒劃眼等多種鉆井操作的鉆井機(jī)械設(shè)備。1.吊卡; 2.吊環(huán); 3.轉(zhuǎn)拒板手; 4.花健上防噴閥; 5.防噴閥啟動(dòng)器; 6.吊環(huán)傾料器; 7.吊環(huán)聯(lián)接器; 8.限扭器; 9.旋轉(zhuǎn)頭; 10.鉆井馬達(dá)及傳動(dòng)箱總成; 11.水龍頭; 12.游車大鉤; 13.導(dǎo)向機(jī); 14.平衡液缸; 15.S形管; 16.馬達(dá)滑車總成; 17.水龍帶; 18.流體管束; 19.主軸; 20.電纜束圖11.2.頂部驅(qū)動(dòng)裝進(jìn)系統(tǒng)的研制過程； 鉆井自動(dòng)化進(jìn)程推動(dòng)了頂部驅(qū)動(dòng)鉆井法的誕生。二十世紀(jì)初期，美國首先使用旋轉(zhuǎn)鉆井法獲得成功，此

3、種方法較頓鉆方法是一種歷史性的飛躍，據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國有63%的石油井是用旋轉(zhuǎn)法鉆井打成的。 但在延續(xù)百多年的轉(zhuǎn)盤鉆井方式中，有兩個(gè)突出的矛盾未能得到有效的解決：其一、起下鉆時(shí)不能及時(shí)實(shí)現(xiàn)循環(huán)旋轉(zhuǎn)的功能，遇上復(fù)雜地層或是巖屑沉淀，往往造成卡鉆。其二、方鉆桿的長度限制了鉆進(jìn)的深度（每次只能接單根），降低了效率，增加了勞動(dòng)的強(qiáng)度，降低了安全系數(shù)。 二十世紀(jì)七十年代，出現(xiàn)了動(dòng)力水龍頭，改革了驅(qū)動(dòng)的方式，在相當(dāng)?shù)某潭壬细纳屏斯と说牟僮鳁l件，加快了鉆井的速度以及同期出現(xiàn)的“鐵鉆工”裝置、液氣大鉗等等，局部解決了鉆桿位移、連接等問題，但遠(yuǎn)沒有達(dá)到石油工人盼望的理想程度。 二十世紀(jì)八十年代，美國首先研制了頂部驅(qū)動(dòng)

4、鉆井系統(tǒng)TDS-3S投入石油鉆井的生產(chǎn)。80年代末期新式高扭矩馬達(dá)的出現(xiàn)為頂驅(qū)注入了新的血液和活力。TDS3H、TDS4應(yīng)運(yùn)而生，直至后來的TDS-3SB、TDS-4SB、TDS-6SB。 二十世紀(jì)九十年代研制的IDS型整體式頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置，用緊湊的行星齒輪驅(qū)動(dòng)，才形成了真正意義上的頂驅(qū)，既有TDS到IDS，由頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置到整體式頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置，實(shí)現(xiàn)了歷史性的飛躍。2.與轉(zhuǎn)盤鉆井的對比； 頂驅(qū)鉆井技術(shù)和轉(zhuǎn)盤鉆井技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)；2.1.縮短建井周期； 采用頂驅(qū)鉆井技術(shù)，可以節(jié)省轉(zhuǎn)進(jìn)時(shí)間的11%（或總時(shí)間的8%），節(jié)省時(shí)間主要來自： （a）：采用接立根鉆進(jìn)方式，鉆柱連接次數(shù)可減少2

5、/3； （b）:對于深度在300米以內(nèi)井段起下鉆，其起下時(shí)間可減少30分鐘； （c）:每次洗井與擴(kuò)眼平均可節(jié)約30分鐘，因?yàn)轫旘?qū)鉆井可用整個(gè)立根進(jìn)行反向擴(kuò)眼; （d）:不需要接卸方鉆桿; （e）:對于叢式井，一般不需要將立根卸成單根； （f）:鉆定向井時(shí)，需直接用接立根方式鉆井，可減少測量次數(shù)； （g）:減少了鉆井事故而節(jié)省大量鉆井時(shí)間。2.2.改善了鉆井工人的工作條件； 頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)是自動(dòng)化程度較高，操作使用比較方便，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度；取消了轉(zhuǎn)盤等旋轉(zhuǎn)設(shè)備，改善了作業(yè)條件，提高了操作安全性。2.3.減少了鉆井事故； 頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)在起下鉆時(shí)，均可進(jìn)行擴(kuò)孔倒劃眼等作業(yè)。此外，鉆桿旋轉(zhuǎn)可以大大減

6、少巖石對鉆柱的阻力，這樣就能有效地避免卡鉆，若鉆大斜度的延伸井，要求鉆具在井中能不斷旋轉(zhuǎn)，泥漿不斷循環(huán)，以防卡鉆，頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)能很好的滿足這種技術(shù)要求。采用頂部驅(qū)動(dòng)鉆井技術(shù)，不論鉆井或起下鉆作業(yè)中，在任何位置均可利用液控安全閥關(guān)閉鉆桿內(nèi)部通道。由于取消了方鉆桿，防噴器可在任何位置關(guān)閉，使鉆井系統(tǒng)的井控能力大為提高。2.4.降低鉆井成本； 費(fèi)用的節(jié)省只要來源于節(jié)省鉆井時(shí)間、減少鉆井事故及降低設(shè)備管材消耗，此外，頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)裝有可遙控的鉆桿內(nèi)防噴閥，有助于降低淤泥費(fèi)用。對于難鉆的斜井，易鉆的直井和斜井，以及大斜井，費(fèi)用節(jié)省就更可觀，一般來說，鉆井成本越高，節(jié)省的費(fèi)用也越多，如沙漠或海上鉆井。盡

7、管頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)的初始投資較高（平均每套需100萬美元左右），但與采用頂驅(qū)鉆井技術(shù)所帶來的效益相比，還是非常值得的。3.頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成； 頂那驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)由六部分組成:分別是鉆井馬達(dá)和水龍頭總成;導(dǎo)向滑車總成;平衡系統(tǒng)；管子上卸裝置;動(dòng)力和控制系統(tǒng);和輔助設(shè)備。3.1.鉆井馬達(dá)和水龍頭總成（圖2）；頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)使用一臺735KW(1000馬力)串激或并激直流鉆井馬達(dá)(如GE752直流馬達(dá))驅(qū)動(dòng)主軸。馬達(dá)轉(zhuǎn)軸兩端外伸,轉(zhuǎn)軸靠集電環(huán)端裝有止推軸承。轉(zhuǎn)軸上端裝有剎車輪轂,當(dāng)氣壓為620kPa時(shí),16VC600氣胎在輸出軸上可產(chǎn)生47464N.m靜制動(dòng)力矩。轉(zhuǎn)軸下端裝18齒小齒輪,96齒大齒

8、輪借花鍵裝于主軸,減速比為5.33:1,齒輪密封潤滑。齒輪箱為厚鋼板焊制而成,底部懸掛著管子上卸裝置。馬達(dá)及滑車重量通過連桿由水龍頭支承。連桿連接在加長的水龍頭提環(huán)銷上(圖3)。（圖4）為標(biāo)準(zhǔn)的鉆井馬達(dá)冷卻系統(tǒng)。鉆井馬達(dá)所需冷卻空氣在2.45kPa表壓下為793m3/min。在鉆井馬達(dá)上裝一臺重型壓力鼓風(fēng)機(jī),由另一臺15馬力、345r/min的防爆交流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。送風(fēng)系統(tǒng)在鉆井馬達(dá)下行的最低點(diǎn)(離鉆臺6m高處)繼續(xù)吸入空氣。鉆井馬達(dá)與鼓風(fēng)機(jī)之間用剛性通風(fēng)管道相連。強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)出口帶有火花制止器, 防止來自井眼的可燃?xì)怏w的爆炸。 在某些情況下,冷卻空氣的最低吸入高 1.接線盒; 2.水龍頭；3.氣

9、剎車; 4.GE752度必須提高，此時(shí)可將通風(fēng)系統(tǒng)的吸入 鉆井馬達(dá); 5.齒輪(96齒、18齒); 6.主軸; 圖2 圖41.火花制止器; 2.鉆井馬達(dá); 3.15馬力防爆交流馬達(dá)及離心式鼓風(fēng)機(jī); 4.水龍頭; 5.剛性通風(fēng) 管道; 6.馬達(dá)接線盒 口裝在游車上,用軟管連接再下放至鼓風(fēng)機(jī)。這樣, 最低吸入高度離鉆臺約9m。 如果鉆機(jī)不能保證提供安全的冷卻空氣,例如四周圍起來的井架, 此時(shí)可將一臺22kw(30馬力)防爆交流馬達(dá)和一臺離心壓力鼓風(fēng)機(jī)安裝在與猴臺相同高度的井架上, 從井架外面吸入冷卻空氣, 并用一根軟管送至鉆井馬達(dá)。 如需要, 也可使用閉合循環(huán)冷卻系統(tǒng)。系統(tǒng)由兩臺管式熱交換器和兩臺

10、鼓風(fēng)機(jī)組成, 安裝在鉆井馬達(dá)兩邊, 熱交換器由90/10鎳銅合金管和集流管組成,它要求冷卻液( 冷卻淡水、海水或乙二醇)最小流量為1511/min (最高溫度32)。系統(tǒng)亦需要表壓為6.86kPa、流量為20m3/min的吹掃空氣以保持系統(tǒng)內(nèi)部壓力高于外部, 防止任何外界空氣的空氣侵入。3.2.導(dǎo)向滑車總成； 鉆井馬達(dá)導(dǎo)向滑車總成(圖5)由兩部分組成: （1）滑車構(gòu)架( 裝有導(dǎo)向輪)。 （2）鉆井馬達(dá)構(gòu)架( 支承鉆井馬達(dá)及附件)。構(gòu)架均由矩形斷面管材焊制而成, 兩部分由銷子連接。導(dǎo)向滑車在導(dǎo)軌上運(yùn)行,導(dǎo)軌間距1.57m,51524N.m的鉆井扭矩在每根導(dǎo)軌上產(chǎn)生的負(fù)荷為32813N。 圖51.

11、鉆井馬達(dá)構(gòu)架; 2.鉆井馬達(dá)耳抽安裝支座; 3.S形管支座; 4.滑車構(gòu)架; 5.銷軸; 6.導(dǎo)向滾輪; 7.管束支座3.3.平衡系統(tǒng)；平衡系統(tǒng)(圖6)在以頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)進(jìn)行上卸扣時(shí)能防止鉆桿接頭絲扣損壞, 這是由系統(tǒng)提供的15.2cm緩沖沖程(與大鉤相似)而實(shí)現(xiàn)的。需要平衡系統(tǒng)的原因是: 頂部 圖6驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)可以不用大鉤, 水龍頭直接懸 1.水龍頭提環(huán); 2.大鉤;掛在游車上; 在有大鉤的情況下, 大鉤的緩 3.梨形環(huán); 4.連接環(huán); 5.鏈;沖彈簧會被懸掛在其下的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng) 6.平衡液缸總成; 7.水龍頭連桿的重量所壓壞。 平衡系統(tǒng)由兩個(gè)液缸及金屬附件、兩個(gè)液壓儲能器和液壓管匯組

12、成。液缸一頭連接水龍頭的連桿, 另一頭連接大鉤吊環(huán)耳; 或者通過可調(diào)節(jié)的大斷面鏈條直接連接在游車上( 在無大鉤的情況下)。 兩個(gè)液缸和位于導(dǎo)向滑車的鉆井馬達(dá)構(gòu)架內(nèi)的液壓儲能器相連。儲能器充以液壓油,保持預(yù)定壓力。該壓力由位于導(dǎo)向滑車上的平衡管匯調(diào)定。頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)所需全部液壓能量都來自該管匯。管匯還帶有操縱管子上卸裝置轉(zhuǎn)矩扳手的液壓閥。3.4.管子上卸扣裝置；管子上卸裝置能提起和下放27m長的立根,并能將立根與鉆井馬達(dá)總成相連或分離。它由容量為500t的吊環(huán)聯(lián)接器、轉(zhuǎn)矩扳手、吊環(huán)、吊卡、遙控防噴閥啟動(dòng)器及吊環(huán)傾斜器組成如（圖7）。管子上卸裝置可在井架內(nèi)的任意高度上緊、卸開鉆桿。卸扣扭矩可達(dá)8

13、1346N.m。 鉆井時(shí),管子上卸裝置保持靜止?fàn)顟B(tài),與穿過其中的鉆柱不發(fā)生接觸。鉆井馬達(dá)通過主軸和保護(hù)接頭旋轉(zhuǎn)鉆柱。轉(zhuǎn)矩扳手與液壓管線保持連通, 隨時(shí)可獲液壓能量。隨著立根向下鉆進(jìn), 下放至鉆臺的吊卡由一固定臺支承, 鉆井馬達(dá)和轉(zhuǎn)矩扳手繼續(xù)下放直至與吊卡接觸。 座好卡瓦后, 掛合轉(zhuǎn)矩扳手將鉆井馬達(dá)與鉆柱卸開,并用鉆井馬達(dá)旋扣。開啟吊卡并上提至二層臺,扣入另一立根。上提立根,先在鉆臺上將立根插入鉆柱, 再在井架內(nèi)將主軸和保護(hù)接頭插入立根。用鉆井馬達(dá)將上下兩處的絲扣旋緊。上扣時(shí), 在鉆臺上打上手動(dòng)大鉗,咬住鉆柱。3.5.動(dòng)力控制系統(tǒng)； 頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)與原轉(zhuǎn)盤相同的都是由同一個(gè)可控制硅整流系統(tǒng)操作

14、。動(dòng)力通過配電柜在頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)和轉(zhuǎn)盤之間進(jìn)行切換，柜內(nèi)裝有直流開關(guān)以及切換鉆井馬達(dá)所需動(dòng)力。柜內(nèi)還裝有程序控制裝置以換接到邏輯和報(bào)警系統(tǒng)。司鉆控制和儀表盤由扭矩表、轉(zhuǎn)速表、控制頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)各項(xiàng)功能相應(yīng)的傳動(dòng)元件和開關(guān)以及修改后的原轉(zhuǎn)盤控制系統(tǒng)部分組成。 圖73.6.輔助設(shè)備； 1.帶花健的防噴閥; 2.吊環(huán)傾料器;輔助設(shè)備包括: 旋轉(zhuǎn)吊卡支座、 3.主軸; 4.旋轉(zhuǎn)頭; 5.限扭器;PS-16動(dòng)力卡瓦、液壓支持臂、收縮機(jī)構(gòu)、 6.吊環(huán)聯(lián)接器; 7.防噴閥啟動(dòng)器;液壓設(shè)備、井架監(jiān)控系統(tǒng)。 8.轉(zhuǎn)矩扳手; 9.標(biāo)準(zhǔn)吊環(huán); 10.標(biāo)準(zhǔn)的BNC鉆桿吊卡4.頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)的發(fā)展簡況； 頂部驅(qū)動(dòng)

15、鉆井是80 年代發(fā)展成熟起來的一項(xiàng)新技術(shù)。自從1982年4月6日第一套不同于已往的頂部驅(qū)動(dòng)裝置,在美國阿布扎比近海的Sedenht201號自升式平臺鉆機(jī)上投入使用以來,至1990年底已有362 套頂部驅(qū)動(dòng)裝置售往世界各地(見表1)。其中直流電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置333臺,液馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置29臺。 頂部驅(qū)動(dòng)裝置的發(fā)展大體上經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段:(1)小型動(dòng)力水龍頭(Power Swivel);(2)頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)(Top-Drive Drilling System),包括大功率、大扭矩動(dòng)力水龍頭加管子裝卸裝置;(3)側(cè)部驅(qū)動(dòng)裝置(Side-Drive Drilling System),包括易卸短節(jié)管子裝卸

16、裝置。第一階段屬于頂部驅(qū)動(dòng)裝置的初期試驗(yàn)階段, 其特點(diǎn)是裝置的輸出扭矩小, 未配備管子裝卸裝置, 因而不能有效地進(jìn)行起下鉆, 接立根作業(yè)。第二階段屬于頂部驅(qū)動(dòng)裝置的發(fā)展成熟階段, 主要的改進(jìn)和優(yōu)點(diǎn): 一是采用了大功率、大扭矩的動(dòng)力馬達(dá)( 電馬達(dá)或液馬達(dá)) 以達(dá)到適合于鉆井的扭矩一轉(zhuǎn)速特性; 二是采用了裝卸管子的裝置。使得能在井架內(nèi)的任何位置卸開鉆柱, 從而發(fā)揮了頂部驅(qū)動(dòng)方式突出的優(yōu)點(diǎn)。而第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)正是早期動(dòng)力水龍頭不具備而存在的主要缺點(diǎn)。第三階段則以研制、發(fā)展結(jié)構(gòu)簡單、費(fèi)用低的側(cè)部驅(qū)動(dòng)裝置為特點(diǎn)。它與一般頂部驅(qū)動(dòng)裝置的不同主要有兩點(diǎn), 一是動(dòng)力來源原轉(zhuǎn)盤動(dòng)力; 二是采用易卸短節(jié)代替扭矩板手,

17、簡化了管子裝卸裝置。它克服了一般頂部驅(qū)動(dòng)裝置大量管線安裝及保養(yǎng)的缺點(diǎn),節(jié)省了時(shí)間和費(fèi)用。側(cè)部驅(qū)動(dòng)裝置于1987年5月問世,截止1990年底已有6臺完善和改進(jìn)后的裝置在北海Penrod使用,3臺在英國,3臺在荷蘭。4.1.國內(nèi)發(fā)展簡況； 頂部驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及應(yīng)用頂部驅(qū)動(dòng)技術(shù)的設(shè)備不斷的進(jìn)行著更新和換代2000年五月底，中國就已經(jīng)擁有了合計(jì)一百多臺具有頂部驅(qū)動(dòng)的鉆井系統(tǒng)，這其中包括了VARCO的頂驅(qū)設(shè)備65臺、CANRIG的頂驅(qū)設(shè)備15臺，TESCO的頂驅(qū)設(shè)備16臺，NATIONAL 的頂驅(qū)設(shè)備6 臺，以及其他的一些頂驅(qū)設(shè)備。國內(nèi)在頂驅(qū)行業(yè)具有著代表地位并且擁有的技術(shù)也處于行業(yè)領(lǐng)先地位之一的天意頂驅(qū)，

18、已經(jīng)被廣大的企業(yè)認(rèn)可，廣泛的應(yīng)用于各個(gè)油田。能及時(shí)避免和控制事故的發(fā)生，提高了井口工人的安全，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，已被國內(nèi)外石油界專家廣泛認(rèn)可和接受，已成為石油鉆井先進(jìn)裝備的代表。頂驅(qū)在不斷更新?lián)Q代（VARCO TDS，CANRIG1050E），截止兩千年五月底，在中國已經(jīng)有23 個(gè)油田和科研部門擁有100臺以上頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)。廣泛被各大油田企業(yè)所應(yīng)用。4.2.國外發(fā)展簡況； （1）二十世紀(jì)八十年代，美國首先研制了頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)TDS-3S投入石油鉆井的生產(chǎn)。80年代末期新式高扭矩馬達(dá)的出現(xiàn)為頂驅(qū)注入了新的血液和活力。TDS3H、TDS4應(yīng)運(yùn)而生，直至后來的TDS-3SB、TDS-4SB

19、、TDS-6SB。 （2）挪威DDM-HY-650型頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置：最大載荷6500kN，液壓驅(qū)動(dòng)，工作扭矩為55kN.m，工作時(shí)最大扭矩為63.5kN.m，工作轉(zhuǎn)速為130230r/min，液壓動(dòng)力壓力為33MPa，排量1600L/min，水龍頭吊環(huán)到吊卡上平面的距離為6.79米，質(zhì)量17噸。 （3）加拿大8035E頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置：額定鉆井深度5000米，額定載荷3500kN，輸出功率670kW，最大連續(xù)扭矩33.10kN.m，最高轉(zhuǎn)速200r/min，質(zhì)量為8.6噸。最低井架高度要求39米。 （4）美國ES-7型頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)：采用25kW直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆柱，連續(xù)旋轉(zhuǎn)扭矩34.5kN.

20、m，間歇運(yùn)轉(zhuǎn)扭矩41.5kN.m，額定載荷5000kN，最高轉(zhuǎn)速300r/min，鉆井液壓力35.1MPa，系統(tǒng)總高7.01米，質(zhì)量8.1噸。5.頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)的新發(fā)展側(cè)部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)； 如前所述,頂部驅(qū)動(dòng)鉆井較之轉(zhuǎn)盤鉆井有許多的優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)已得到普遍的承認(rèn)。不過目前幾家制造商生產(chǎn)的裝置方案基本相同,均使用大型笨重的通用鉆井馬達(dá)在空中轉(zhuǎn)動(dòng),所配管子裝卸工具(扭矩扳手總成)和相應(yīng)的控制、冷卻系統(tǒng)也十分復(fù)雜。因此,1987 年美國維高(Vetco)近海公司針對一般頂部裝置存在的不足,大膽設(shè)想和制造了一種簡單的完全機(jī)械式的側(cè)部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置,并采用結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便的EZY機(jī)械式易卸短節(jié)取代液壓扭矩扳手進(jìn)行管子

21、操作。側(cè)部驅(qū)動(dòng)與常規(guī)頂部驅(qū)動(dòng)相比有以下優(yōu)點(diǎn): （1）達(dá)到和超過了一般頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置的技術(shù)規(guī)范。 （2）提升系統(tǒng)中, 不必使用既龐大而又十分笨重的鉆進(jìn)馬達(dá), 以及馬達(dá)控制線路系統(tǒng),縮短了整個(gè)裝置的高度及減輕了游動(dòng)系統(tǒng)的重量。 （3）裝置不需導(dǎo)向軌道, 也不需井架承受反扭矩。 （4）不必對現(xiàn)用的鉆機(jī)作大的改造, 井架不必加高和加固。 （5）不再使用復(fù)雜的管子操作裝置(扭矩扳手)。 （6）減少了總的安裝費(fèi)用和使用及保養(yǎng)費(fèi)用。據(jù)文獻(xiàn)介紹, 側(cè)部驅(qū)動(dòng)裝置的改造總費(fèi)用僅為頂部驅(qū)動(dòng)裝置改造費(fèi)用的50%。 側(cè)部驅(qū)動(dòng)裝置主要由一套傳遞轉(zhuǎn)盤動(dòng)力至上部驅(qū)動(dòng)總成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)械式管子裝卸裝置、上部驅(qū)動(dòng)總成和控制系統(tǒng)

22、四大部分組成。 側(cè)部驅(qū)動(dòng)裝置有兩點(diǎn)不同于一般頂部驅(qū)動(dòng)裝置: 一是動(dòng)力來源不同, 二是管子裝卸裝置不同。側(cè)部驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力源來自轉(zhuǎn)盤的動(dòng)力,經(jīng)直角傳動(dòng)裝置傳遞給安裝于鉆臺和天車之間的管式驅(qū)動(dòng)軸,在驅(qū)動(dòng)軸外表面上加工的三條對稱驅(qū)動(dòng)槽,將轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩傳給上部驅(qū)動(dòng)總成,上部驅(qū)動(dòng)總成實(shí)際上就是兩個(gè)相同尺寸的六排齒鏈輪。從動(dòng)鏈輪通過花鍵安裝在水龍頭主軸上,主動(dòng)鏈輪裝在驅(qū)動(dòng)軸上,動(dòng)力經(jīng)鏈輪傳給水龍頭主軸,從而旋轉(zhuǎn)鉆具。在側(cè)部驅(qū)動(dòng)方式中不再采用液力扭矩扳手裝卸管子,而是采用易卸短節(jié)。易卸短節(jié)是一簡單的機(jī)械式斷開短節(jié),它允許僅以70%75%的上緊扭矩在此處卸開立根,其原理是上扣扭矩是臺肩上的摩擦力(臺肩摩擦系數(shù)

23、5;臺肩上的正壓力)與螺紋摩擦力(螺紋摩擦系數(shù)×螺紋上的正壓力)產(chǎn)生扭矩的總和。這兩個(gè)面采用相同的潤滑劑。其不同在于卸開方向EZY短節(jié)有一臺肩環(huán),它允許在卸開方向與鉆柱之間有相對運(yùn)動(dòng)。這個(gè)環(huán)形臺肩是密封的,采用二硫化鉬單獨(dú)潤滑,二硫化鉬的摩擦系數(shù)比螺紋潤滑脂的摩擦系數(shù)小。因此,所需卸扣扭矩比上扣扭矩低。6.頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置的缺點(diǎn)及發(fā)展方向；6.1.頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置的缺點(diǎn)； 頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)從1982年問世以來，世界范圍內(nèi)的使用數(shù)字逐年增加。頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)也日益得到完善與改進(jìn)，但各陸上與海上用戶在使用過程中，也發(fā)現(xiàn)這種新式裝備存在一些問題。 （1）管理不善停機(jī)； 如果不能很好的加以管理，頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置將會造成鉆機(jī)停機(jī)。據(jù)美國Varco公司調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在1995年前的相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi)，頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置電路故障占其停機(jī)修理的42，而機(jī)械故障占其停機(jī)修理的58%。 （2）切斷鉆井鋼絲繩； 以TDS一3型頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)為例，用它鉆三口井總重量為21216 kg，其中包括游動(dòng)滑車和水龍頭，些附加的重量相對于傳統(tǒng)的方鉆桿轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)來說增加了切斷鉆井鋼絲繩的頻率。 （3）海上作業(yè)颶風(fēng)疏散； 一個(gè)不利的維護(hù)方面就是井架上的鉆桿必須在颶中疏散。如果那些鉆桿在下套管時(shí)不能事先坐定，則須將其放下去。用頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系