頂驅(qū)（機(jī)械）培訓(xùn)PPT課件

頂部驅(qū)動鉆井裝置（簡稱頂驅(qū)）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。頂部驅(qū)動鉆井系統(tǒng)是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)動鉆井系統(tǒng)。頂部驅(qū)動裝置概述一、什么是頂部驅(qū)動鉆井系統(tǒng)？

所謂的頂驅(qū)，就是可以直接從井架空間上部直接旋轉(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。

見圖：它主要有三個部分組成：導(dǎo)向滑車總成、水龍頭-鉆井馬達(dá)總成和鉆桿上卸扣裝置總成。該系統(tǒng)是當(dāng)前鉆井設(shè)備自動化發(fā)展更新的突出階段成果之一。經(jīng)實踐證明：這種系統(tǒng)可節(jié)省鉆井時間20%到30%，并可預(yù)防卡鉆事故，用于鉆高難度的定向井時經(jīng)濟(jì)效果尤為顯著。分段式導(dǎo)軌齒輪箱旋轉(zhuǎn)頭管子處理器交流鉆井電機(jī)(2臺)電機(jī)冷卻系統(tǒng)平衡系統(tǒng)提環(huán)沖管總成鵝頸管頂驅(qū)的基本組成二、頂部驅(qū)動的分類介紹VarcoTDS-8SAVarcoTDS-11SAMHPDT500-ACTesco1997ECI500Varco

IDS-1VarcoTDS-3SVarcoTDS-4SDDM-500

在我們鉆井事業(yè)部使用的頂驅(qū)類型主要以電驅(qū)動頂驅(qū)為主。使用的品牌主要是“Varco”公司生產(chǎn)的。在下面的詳述中我們就以Varco的TDS-8SA和TDS-11SA頂驅(qū)為例，講解各部分的結(jié)構(gòu)和功能。頂驅(qū)的分類介紹典型頂驅(qū)圖例

750TonAPIRatedSystemIntegratedSwivel&Counterbalance1,150HPACDrillingMotorGEB20A1&20HPVACBrowerMotor63,000Ft-LbsContinuousTorque94,000Ft-LbsIntermittentTorque0~275RPMDrillingSpeed(Continuous)QuietHelicalGearSetHeavyDutyPipehandlerPH-100100,000Ft-LbsTorqueCapacity350or500TonAPIElevatorLinks15,000PsiCWPIBOP’sRatingPressureGearratio8.5:1VarcoTDS-8S頂驅(qū)VARCOTDS-11SA交流變頻頂驅(qū)

同級別中體積最小輸出效率最高可靠性最高的頂驅(qū)500噸/800馬力

500TonHoisting,2*400HPACDrillingMotor,&2*5HPACBrowerMotor37,500Ft-LbsContinuousTorque55,000Ft-LbsIntermittentTorque0~228RPMDrillingSpeed(Continuous)PipehandlerPH-5055,000Ft-LbsTorqueCapacity350or500TonAPIElevatorLinks15,000PsiCWPIBOP’sRatingPressureGearratio10.5:1典型頂驅(qū)圖例典型頂驅(qū)圖例VarcoTDS-4S頂驅(qū)TDS-4S擁有一個雙速齒輪，高速傳動比：5.08:1低速傳動比：7.95:1驅(qū)動馬達(dá)：1130HP或1100HP防爆直流馬達(dá)（DCmotor），馬達(dá)采用雙軸頭結(jié)構(gòu)，下部連接驅(qū)動齒輪上部安裝了一個氣胎式剎車。三、頂部驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)和原理頂部驅(qū)動鉆井裝置主要有以下部件和附件組成:1、頂驅(qū)驅(qū)動部分（關(guān)鍵部件）

2、冷卻系統(tǒng)；

3、液壓系統(tǒng)；

4、滑車導(dǎo)軌和反扭矩梁及導(dǎo)向滑車總成；

5、管子處理器（體現(xiàn)最大優(yōu)點的部件）；

6、平衡系統(tǒng)；

7、潤滑系統(tǒng)；

8、電控系統(tǒng)；頂驅(qū)驅(qū)動部分的主體部件，主要包括：

A、鉆井馬達(dá)

B、齒輪箱

C、整體水龍頭1、頂驅(qū)驅(qū)動部分

TDS-11SA驅(qū)動部分VarcoDrillingSystems,TDS-9SPowerPointPresentation,Version4.0-June1997.A.N.鵝頸管(S-Pipe)冷卻風(fēng)扇交流電機(jī)-2個冷卻系統(tǒng)空氣通道-2個主軸沖管盤根總成(P-500)齒輪箱10.5:1減速比主止推軸承88英寸系統(tǒng)吊耳,一體化的水龍頭(包括重量平衡裝置)液壓剎車-2個400馬力交流鉆井電機(jī)-2個一體化液壓系統(tǒng)1、頂驅(qū)驅(qū)動部分A、鉆井馬達(dá)集成水龍頭沖管于一體的輸出主軸驅(qū)動鉆具旋轉(zhuǎn)；直流馬達(dá)和變速箱位于輸出軸一側(cè)；馬達(dá)固定于齒輪箱上部蓋帽結(jié)構(gòu)主體上；TDS-4S頂驅(qū)的直流電機(jī)1、頂驅(qū)驅(qū)動部分TDS-11SA頂驅(qū)交流電機(jī)A、鉆井馬達(dá)1、頂驅(qū)驅(qū)動部分

頂驅(qū)的齒輪傳動系統(tǒng)主要由齒輪箱，主軸，主驅(qū)動齒輪，復(fù)合傳動齒輪，電機(jī)傳動齒輪及傳動軸及軸承等組成。B、齒輪箱1、頂驅(qū)驅(qū)動部分大齒輪主軸齒輪箱小齒輪復(fù)合齒輪1、頂驅(qū)驅(qū)動部分B、齒輪箱頂驅(qū)齒輪箱幾種常用的結(jié)構(gòu)B、齒輪箱1、頂驅(qū)驅(qū)動部分B、齒輪箱1、頂驅(qū)驅(qū)動部分TDS-11SA頂驅(qū)是兩變頻電機(jī)通過傳動齒輪驅(qū)動復(fù)合齒輪軸旋轉(zhuǎn)，復(fù)合齒輪驅(qū)動主軸齒輪旋轉(zhuǎn)，主軸帶動鉆具旋轉(zhuǎn)，從而進(jìn)行鉆井作業(yè)（見下圖）。B、齒輪箱1、頂驅(qū)驅(qū)動部分B、齒輪箱1、頂驅(qū)驅(qū)動部分

TDS-8SA頂驅(qū)是一個變頻電機(jī)通過傳動齒輪驅(qū)動復(fù)合齒輪軸旋轉(zhuǎn)，復(fù)合齒輪驅(qū)動主軸齒輪旋轉(zhuǎn)，主軸帶動鉆具旋轉(zhuǎn)，從而進(jìn)行鉆井作業(yè)（見下圖）。

B、齒輪箱1、頂驅(qū)驅(qū)動部分B、齒輪箱1、頂驅(qū)驅(qū)動部分B、齒輪箱頂驅(qū)扶正軸承1、頂驅(qū)驅(qū)動部分B、齒輪箱頂驅(qū)主軸頂驅(qū)主軸承1、頂驅(qū)驅(qū)動部分400hp交流電機(jī)(2)風(fēng)道(2)主軸鵝頸管沖管總成支架10.5:1齒輪箱盤剎(2)冷卻電機(jī)(2)提環(huán)電測堵頭C、整體水龍頭1、頂驅(qū)驅(qū)動部分TDS-11SA動力水龍頭C、整體水龍頭1、頂驅(qū)驅(qū)動部分頂驅(qū)沖管總成沖管的作用：在頂驅(qū)中起到了一個從固定機(jī)構(gòu)到旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的進(jìn)行傳送工作介質(zhì)的中轉(zhuǎn)站的作用在進(jìn)行盤根的更換時要注意組裝的方向，盤根殼體內(nèi)清潔干凈，盤根內(nèi)部涂滿密封脂，組裝完成后再用黃油槍注滿黃油。在進(jìn)行安裝時上下方向不要裝反。連接要用榔頭打緊。C、整體水龍頭1、頂驅(qū)驅(qū)動部分沖管總成

主電機(jī)馬達(dá)的冷卻為風(fēng)冷。TDS-8

SA頂驅(qū)和TDS-4S頂驅(qū)都是在頂驅(qū)的頂部安裝鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)通過撓性風(fēng)道給主電機(jī)送風(fēng)冷卻。2、頂驅(qū)冷卻系統(tǒng)TDS11S頂驅(qū)電機(jī)冷卻系統(tǒng)原理圖葉片5HP交流電機(jī)風(fēng)扇鉆井電機(jī)入風(fēng)口空氣流風(fēng)道出風(fēng)口沖管總成2、頂驅(qū)冷卻系統(tǒng)3、液壓系統(tǒng)TDS-11SA頂驅(qū)液壓系統(tǒng)完全安裝在頂驅(qū)本體上，無需地面設(shè)備。優(yōu)點：體積小，功能強(qiáng)。油箱體積25GAL，掛在兩個電機(jī)中間。液壓動力源由一個10HP，1800RPM的交流電機(jī)驅(qū)動兩臺液壓泵及整個液壓系統(tǒng)。其中一臺為定量泵，驅(qū)動潤滑系統(tǒng)。另一個變量柱塞泵來建立一套液壓回路，驅(qū)動鉆井主電機(jī)制動器，動力旋轉(zhuǎn)頭，遙控IBOP，管子處理器和平衡系統(tǒng)。液壓閥匯安裝在頂驅(qū)本體上，裝有各種電磁閥，壓力閥和流量控制閥。系統(tǒng)壓力為2000PSI。詳細(xì)見下圖：頂驅(qū)的液壓系統(tǒng)主要由HPU、控制閥件、執(zhí)行元件組成。TDS-11SA頂驅(qū)液壓系統(tǒng)原理圖

3、液壓系統(tǒng)TDS-11SA頂驅(qū)液壓系統(tǒng)圖

3、液壓系統(tǒng)

TDS-8SA頂驅(qū)液壓系統(tǒng)完全獨立的HPU系統(tǒng)，HPU系統(tǒng)由兩臺互相獨立的斜盤式變量諸塞泵組成，一臺泵足以滿足頂驅(qū)的需要，另外一臺泵主要是備用功能。油箱體積1036L，回油管路上帶淡水冷卻器。液壓動力源提供的壓力為3000PSI，輸入頂驅(qū)的部位由調(diào)壓閥調(diào)節(jié)為2000PSI。TDS8SA頂驅(qū)剎車系統(tǒng)是氣剎，通過電磁閥控制氣源實現(xiàn)剎車功能。詳細(xì)見下圖：3、液壓系統(tǒng)TDS-8SA頂驅(qū)液壓系統(tǒng)圖

3、液壓系統(tǒng)4、滑車導(dǎo)軌和反扭矩梁及導(dǎo)向滑車總成頂驅(qū)的滑軌和反扭矩梁主要作用是傳遞頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)扭矩，提升頂驅(qū)，防止頂驅(qū)晃動。頂驅(qū)滑車的主要作用是頂驅(qū)的安放支架，并且保證頂驅(qū)在滑車上沿著滑軌或反扭矩管直線滑動。頂驅(qū)的滑軌和反扭矩梁主要作用是傳遞頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)扭矩，提升頂驅(qū)，防止頂驅(qū)晃動。導(dǎo)軌分單軌和雙軌兩種。整個導(dǎo)向滑車總成總是在游車的帶動下沿著導(dǎo)軌運動。4、滑車導(dǎo)軌和反扭矩梁及導(dǎo)向滑車總成TDS-11SA頂驅(qū)是單導(dǎo)軌，活動式反扭矩梁。

TDS-11SA頂驅(qū)反扭矩梁TDS-11SA頂驅(qū)滑車4、滑車導(dǎo)軌和反扭矩梁及導(dǎo)向滑車總成TDS-8SA頂驅(qū)是雙導(dǎo)軌，固定式反扭矩梁見下圖：

4、滑車導(dǎo)軌和反扭矩梁及導(dǎo)向滑車總成TDS-8SA頂驅(qū)滑車

4、滑車導(dǎo)軌和反扭矩梁及導(dǎo)向滑車總成主要組成部件：A、旋轉(zhuǎn)頭B、吊環(huán)傾斜裝置C、液動和手動IBOP及驅(qū)動器D、扭矩扳手/背鉗5、管子處理器500噸吊環(huán)連接器吊環(huán)傾斜裝置總成上內(nèi)防噴器和啟動裝置下內(nèi)防噴器反扭矩架可大范圍移動背鉗可調(diào)喇叭口動力吊環(huán)定位器-360度350噸吊卡350噸，120英寸吊環(huán)吊卡PH-75管子處理器VarcoDrillingSystems,TDS-9SPowerPointPresentation,Version4.0-June1997.A.N.5、管子處理器

DS11SA頂驅(qū)PH50管子處理器主要由吊環(huán)傾斜裝置、IBOP執(zhí)行機(jī)構(gòu)、背鉗裝置、吊環(huán)及吊卡裝置。吊環(huán)傾斜裝置由2個液壓缸和1個傾斜臂組成，由系統(tǒng)壓力油驅(qū)動液壓缸推動傾斜臂裝置到達(dá)吊卡指定的位置，以便鉆工及時方便地將鉆桿放到吊卡中。從而提高起下鉆的速度。

IBOP執(zhí)行機(jī)構(gòu)由1個液壓缸和1個執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，通過控制液壓缸的伸縮使得IBOP進(jìn)行開和關(guān)。背鉗裝置主要作用是夾緊鉆具進(jìn)行上卸扣，它通過液壓缸推動卡瓦板牙將鉆具夾緊，然后旋轉(zhuǎn)頂驅(qū)主軸來上卸扣。

5、管子處理器PH-50管子處理器

5、管子處理器PH-50管子處理器

PH-50管子處理器5、管子處理器

5、管子處理器PH-50管子處理器

TDS8SA頂驅(qū)PH100管子處理器完全類似PH50管子處理器，只是處理能力大于PH50管子處理器。

5、管子處理器PH-100管子處理器

PH-100管子處理器5、管子處理器5、管子處理器

頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)頭系統(tǒng)主要由吊環(huán)聯(lián)接器，齒輪盤，承載環(huán)，襯軸及相關(guān)密封件組成，旋轉(zhuǎn)頭吊環(huán)聯(lián)接器上有2個吊臂，用來與吊環(huán)連接，起下鉆時鉆具負(fù)載全部通過吊環(huán)聯(lián)接器，承載環(huán)傳遞給頂驅(qū)主軸，是一個主要的承載部件。

A、旋轉(zhuǎn)頭功能：將控制氣、液由固定端口傳至旋轉(zhuǎn)端口。一般情況設(shè)置兩組液壓通道、三組空氣通道、兩組備用。組成：固定法蘭、8～12道旋轉(zhuǎn)密封、旋轉(zhuǎn)體、凸輪、自動回位液缸、凸輪隨動件、旋轉(zhuǎn)體鎖緊5、管子處理器A、旋轉(zhuǎn)頭TDS11SA頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)頭系統(tǒng)見下圖：A、旋轉(zhuǎn)頭5、管子處理器TDS8SA頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)頭系統(tǒng)與TDS11SA頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)頭系統(tǒng)類似，主要結(jié)構(gòu)見下圖

：A、旋轉(zhuǎn)頭5、管子處理器TDS8SA頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)頭系統(tǒng)與TDS11SA頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)頭系統(tǒng)類似，主要結(jié)構(gòu)見右圖

：A、旋轉(zhuǎn)頭5、管子處理器A、旋轉(zhuǎn)頭5、管子處理器TDS-8SA旋轉(zhuǎn)頭頂部和底部視圖A、旋轉(zhuǎn)頭5、管子處理器TDS8SA旋轉(zhuǎn)頭正面和側(cè)面試圖A、旋轉(zhuǎn)頭5、管子處理器TDS8-SA頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)頭內(nèi)部圖二層臺小鼠洞維修/保養(yǎng)PH-50

吊環(huán)傾斜位置B、吊環(huán)傾斜裝置5、管子處理器主軸安全夾-3上內(nèi)防噴器和雙搖臂啟動器下內(nèi)防噴器(手動)保護(hù)短節(jié)上內(nèi)防噴器啟動液缸總成VarcoDrillingSystems,TDS-9SPowerPointPresentation,Version4.0-June1997.A.N.背鉗可達(dá)上內(nèi)防噴器C、液動和手動IBOP及驅(qū)動器5、管子處理器

內(nèi)防噴器是全尺寸、內(nèi)開口、球型安全閥式的。帶驅(qū)拐的遠(yuǎn)控上部內(nèi)防噴器和手動的下部內(nèi)防噴器形成井控防噴系統(tǒng)，內(nèi)防噴器采用6?in正規(guī)扣，工作壓力為15000PSI。內(nèi)防噴器IBOPC、液動和手動IBOP及驅(qū)動器5、管子處理器Varco液動IBOP

驅(qū)動器C、液動和手動IBOP及驅(qū)動器5、管子處理器

扭矩扳手總成提供鉆桿的上卸扣的手段。他位于內(nèi)防噴器下部的保護(hù)接頭一側(cè)，他有兩個液缸在扭矩管和下鉗頭之間。鉗頭有夾緊活塞，用以夾持與保護(hù)接頭相連接的鉆桿母扣。范圍：3?in--7?in。鉆桿上卸扣裝置另有兩個緩沖液缸，類似大鉤彈簧，可提供絲扣補(bǔ)償行程125mm。

D、扭矩扳手、背鉗5、管子處理器

平衡系統(tǒng)的主要作用是防止上卸接頭扣時螺紋的損壞，其次在卸扣時可幫助公扣接頭從母扣接頭中彈出，這依賴于它為頂部驅(qū)動鉆井裝置提供了一個類似于大鉤的152毫米的減震沖程。是因為使用頂部驅(qū)動鉆井裝置后沒有再安裝大鉤了；退一步說，即使裝有大鉤，它的彈簧也將由于頂部驅(qū)動鉆井裝置的重量而吊長，起不了緩沖作用。

6、平衡系統(tǒng)

7、潤滑系統(tǒng)

頂驅(qū)的潤滑系統(tǒng)主要是通過泵