石油工程机装备第四章顶驱钻井系统(新版11)2课件.ppt

1、双导轨双导轨单导轨单导轨3.3.上扣卸扣装置上扣卸扣装置（PipehanderPipehander）钻杆上卸扣装置如图钻杆上卸扣装置如图4-4-8 8所示。所示。主要：主要：由由旋转头旋转头、吊环、吊环联接器、吊环倾斜机构和联接器、吊环倾斜机构和扭矩扳手组成。扭矩扳手组成。（可参见（可参见VarcoVarco公司的公司的TDS-8STDS-8S交交流变频顶驱系统结构图。）流变频顶驱系统结构图。）图图4-8 6504-8 650吨钻杆上卸扣装置总成吨钻杆上卸扣装置总成 旋转头旋转头吊环倾吊环倾斜机构斜机构扭矩扭矩扳手扳手吊环联吊环联接器接器主轴主轴限扭器限扭器吊卡吊卡吊环吊环旋转头：接在马达水龙

2、头下方旋转头：接在马达水龙头下方 扭矩扭矩扳手扳手鼓风机鼓风机空气软管空气软管游车游车水龙头水龙头-马达总成马达总成吊环倾吊环倾斜器斜器吊环吊环（1 1）液压扭矩扳手）液压扭矩扳手用处：用处：卸扣卸扣。原理：原理：由液缸驱动由液缸驱动横向夹紧活横向夹紧活塞塞夹紧钻杆母接头，两个转矩液夹紧钻杆母接头，两个转矩液缸驱驱动扭矩筒完成卸扣操作。缸驱驱动扭矩筒完成卸扣操作。（扭矩扳手上卸扣期间，上升扭矩管（扭矩扳手上卸扣期间，上升扭矩管使母花键同上部公花键相啮合，为液缸使母花键同上部公花键相啮合，为液缸提供反扭矩。）提供反扭矩。）转动保护接头及主轴转动保护接头及主轴松扣松扣，然，然后启动钻井马达后启动钻

3、井马达旋扣旋扣。（扭矩液。（扭矩液缸缸84kN-m84kN-m；可旋转；可旋转2525。）。）结合结合图图4-104-10分析。分析。图图4-9 4-9 扭矩扳手总成扭矩扳手总成 升降升降液缸液缸扭矩筒扭矩筒扭矩扭矩液缸液缸夹紧夹紧活塞活塞（2 2）内防喷器及启动器）内防喷器及启动器内防喷器内防喷器（图（图4-104-10）是球型安是球型安全阀全阀，防止泥浆溢流和井涌防止泥浆溢流和井涌。上部远控内防喷器和下部手上部远控内防喷器和下部手动内防喷器动内防喷器，形成内井控防喷形成内井控防喷系统。系统。上部远控内防喷器是钻杆上卸扣装上部远控内防喷器是钻杆上卸扣装置的一部分。当上卸扣时，扭矩扳手置的一部

4、分。当上卸扣时，扭矩扳手同远控上部内防喷器的花键啮合形成同远控上部内防喷器的花键啮合形成扭矩。扭矩。下部与上部内防喷器型式相同。两下部与上部内防喷器型式相同。两个内防喷器一直接在钻柱中，可随时个内防喷器一直接在钻柱中，可随时使用。使用。图图4-10 4-10 内防喷器阀及启动器总成内防喷器阀及启动器总成 上部上部内防内防喷器阀喷器阀下部下部内防内防喷器阀喷器阀内防喷器内防喷器启动柄启动柄安全安全接头接头内防喷器内防喷器启动液缸启动液缸钻杆钻杆吊环联吊环联接器接器夹紧缸夹紧缸扭矩管扭矩管顶驱顶驱IBOPIBOP内防喷器内防喷器IBOP(Inside BlowOut Proventer)背背钳钳北

5、京石油机械厂北京石油机械厂内防喷器内防喷器（IBOPIBOP）IBOP(Inside BlowOut Proventer)阀体阀体波形弹簧波形弹簧下阀座下阀座阀芯阀芯上阀座上阀座下拼合下拼合挡环挡环上拼合上拼合挡环挡环支承支承环环手柄套手柄套操作柄操作柄手柄座手柄座挡挡圈圈（3 3）吊环联接器、吊环）吊环联接器、吊环和钻杆吊卡和钻杆吊卡 图图4-114-11为吊环联接器为吊环联接器。作用作用:可由图可由图4-84-8看出，它看出，它通过吊环将下部吊卡与主通过吊环将下部吊卡与主轴相连轴相连。主轴穿过齿轮箱壳体，主轴穿过齿轮箱壳体，又同整体水龙头相接。又同整体水龙头相接。图图4-11 4-11 吊

6、环联结及限扭器总成吊环联结及限扭器总成 吊环联吊环联接器接器旋转头旋转头限扭器限扭器吊环吊环吊卡吊卡吊环倾吊环倾斜机构斜机构吊环联吊环联接器接器限扭器限扭器旋转头旋转头主轴主轴扭矩扭矩扳手扳手吊环吊环（4 4）吊环倾斜器）吊环倾斜器 图图4-124-12、图、图4-84-8所示所示作用：作用：去卡抱待接立去卡抱待接立根接头。根接头。（吊鼠洞中的单根和接立根）（吊鼠洞中的单根和接立根）气阀控制气弹簧，使气阀控制气弹簧，使吊环前倾吊环前倾30300 0，后摆，后摆60600 0。吊环倾斜器的倾斜臂吊环倾斜器的倾斜臂位于吊环的前部，由空位于吊环的前部，由空气弹簧启动。气弹簧启动。图图4-12 4-1

7、2 长行程吊环倾斜装置总成长行程吊环倾斜装置总成（5 5）旋转头总成）旋转头总成旋转头总成如图旋转头总成如图4-134-13。当钻杆上卸扣装当钻杆上卸扣装置，在起钻中随钻置，在起钻中随钻柱部件旋转时，旋柱部件旋转时，旋转头可自由旋转转头可自由旋转。象大钩能自动回原象大钩能自动回原位。位。图图4-13 650t4-13 650t旋转头总成旋转头总成 国产回转头国产回转头 背钳装置、内防喷背钳装置、内防喷器操纵机构、倾斜机器操纵机构、倾斜机构、吊环吊卡是为起构、吊环吊卡是为起下钻作业服务的，独下钻作业服务的，独立于主轴运动。立于主轴运动。回转头带动回转头带动上卸扣上卸扣装置装置一起作顺时针、一起作

8、顺时针、逆时针转动，以便适逆时针转动，以便适应抓取单根、接立根应抓取单根、接立根的方位的方位。回转头靠液马达带动齿轮回转头靠液马达带动齿轮转动，由调速阀调节转动，由调速阀调节4 4 8r/min8r/min。时代时代回转头液马达回转头液马达驱动齿轮转动驱动齿轮转动国产回转头国产回转头500500吨吨吊环连接器吊环连接器吊环倾斜装置总成吊环倾斜装置总成上内防喷器和上内防喷器和启动装置启动装置下内防喷器下内防喷器反扭矩架反扭矩架可大范围移动背钳可大范围移动背钳可调可调喇叭口喇叭口动力吊环定位器动力吊环定位器-360360度度350350吨吊卡吨吊卡350350吨，吨，120120英寸英寸吊环吊卡吊

9、环吊卡PH-75PH-75管子处理机管子处理机PH-75PH-75管子处理机管子处理机可抵抗可抵抗 7575,000Ft-Lbs,000Ft-Lbs卸扣扭矩卸扣扭矩直接用交流电机进行上卸扣直接用交流电机进行上卸扣,无需液压缸冲无需液压缸冲扣。从而简化了管子处理机。扣。从而简化了管子处理机。扭矩背钳扭矩背钳动力旋转头动力旋转头吊环多点定位吊环多点定位单或双内防喷器单或双内防喷器遥控控制上内防喷器遥控控制上内防喷器钻进到钻进到钻台面钻台面井架工井架工PH-75PH-75吊环的多点定位吊环的多点定位吊环吊环定位点定位点鼠鼠洞洞2米米1.35米米主轴主轴安全夹安全夹-3 3上内防喷器和上内防喷器和双摇

10、臂启动器双摇臂启动器下内防喷器下内防喷器(手动手动)保护短节保护短节PH-75PH-75主轴总成主轴总成上内防喷器上内防喷器启动液缸总成启动液缸总成背钳可达上内防喷器背钳可达上内防喷器万能平衡万能平衡横梁横梁安装完毕的安装完毕的导轨导轨TDS-11SAv采用游动系统顶驱分段吊起导轨采用游动系统顶驱分段吊起导轨和顶驱和顶驱v导轨采用自锁技术导轨采用自锁技术v安装快捷安装快捷44小时小时v安全安全v结构简单结构简单 导轨分段导轨分段连接连接板板导轨的特点导轨的特点86英尺游动电缆英尺游动电缆777MCM135英尺井架电缆777MCM司钻房司钻房变频房变频房 3 x 100 电源电缆电源电缆646M

11、CM井队电源井队电源200英尺司钻房电缆英尺司钻房电缆顶驱变频房电缆长顶驱变频房电缆长321321英尺，变频房井英尺，变频房井队电源电缆长队电源电缆长100100英尺英尺，保证变频房能够置于安，保证变频房能够置于安全区，且电缆沿井架固定全区，且电缆沿井架固定，无需悬空。，无需悬空。6x1 100英尺英尺 跳接电缆跳接电缆646MCMVarcoVarco顶驱标准井厂顶驱标准井厂安装布置示意图安装布置示意图 体积最小，输出最强劲，惟一能安体积最小，输出最强劲，惟一能安装于装于ZJ-30ZJ-30车装钻机的顶驱。车装钻机的顶驱。250 250 吨吨/350/350 马力马力顶部驱动系统顶部驱动系统T

12、DS-10SA适用于适用于典型典型 250 250 吨吨游车大钩游车大钩组合组合26.4/27.4 Top Drive Stack-Up*4 Ft15.0-标准标准16.0-选择选择顶驱高度顶驱高度*8 FtMinToolJointBailRestBlock TopSpreaderBeam CLSectionalGuide BeamExisting250 Ton RatedCombo-Typ.TDS-10SA250 Ton/350 HPTop DrivePH-55 Pipehandler*Standard TDS Configuration Working Height with One IB

13、OP&96”D.P.E.Links-15.0 Optional TDS Configuration Working Height with Two IBOPs&108”D.P.E.Links-16.011.4-Typ.StrokedComboWork.HeightTDS-10SATDS-10SA整体结构整体结构TDS-10SA 俯视图俯视图交流电机交流电机(350(350 HP)HP)水龙头水龙头鹅颈管鹅颈管1.22 米米0.66米米传动比：传动比：13.1:1 13.1:1-低速低速或或4.8:1-4.8:1-高速高速(可选可选)分段式导轨分段式导轨10“10“x 10“x 10“(方管方管

14、)带聚合物滑带聚合物滑轨的滑动架轨的滑动架总成总成0.45米米0.71米米系统提环系统提环(250(250 TonTon)1.12米米0.61米米4.4.平衡系统平衡系统平衡系统总成如平衡系统总成如图图4-144-14所示。所示。主要对上卸扣起主要对上卸扣起伸缩作用。伸缩作用。防止上卸接头扣时螺纹防止上卸接头扣时螺纹的损坏；在卸扣时可帮助的损坏；在卸扣时可帮助公扣接头从母扣接头中弹公扣接头从母扣接头中弹出，类似于大钩的出，类似于大钩的152mm152mm的的减震冲程减震冲程。图图4-144-14平衡系统总成平衡系统总成 图图4-154-15所示的平衡所示的平衡系统包含：系统包含：两个油缸和两个

15、液两个油缸和两个液压储能器压储能器。缸体端与整体水龙缸体端与整体水龙头相连头相连，活塞杆端与，活塞杆端与大钩连接大钩连接（如图（如图4-4-1414），或者直接连到或者直接连到游车上游车上。图图4-154-15平衡系统示意图平衡系统示意图 上连大钩上连大钩或游车或游车钻井钻井马达马达油缸油缸提环提环（1 1）前期）前期TDSTDS系统平衡油缸连接方式系统平衡油缸连接方式TDS-3TDS-3型顶驱型顶驱平衡油缸下端和水龙头相连平衡油缸下端和水龙头相连，上端和大钩相连上端和大钩相连。它提供。它提供152mm152mm的缓冲行程。的缓冲行程。（2 2）整体式）整体式IDSIDS系统平衡油缸连接方式系

16、统平衡油缸连接方式如如IDS-1IDS-1型顶驱，型顶驱，平衡油缸的下端与钻井马达壳体相连平衡油缸的下端与钻井马达壳体相连，上上端和游车相连接端和游车相连接。取消了大钩，提供。取消了大钩，提供203mm203mm的缓冲行程。的缓冲行程。（3 3）新型）新型IDSIDS系统平衡油缸的连接方式系统平衡油缸的连接方式如如TDS-3STDS-3S、TDS-9STDS-9S型，型，平衡油缸的上端与游车平衡油缸的上端与游车（当不用大钩（当不用大钩时）时）连接连接，下端直接固定在水龙头提环上下端直接固定在水龙头提环上（参见图（参见图4-144-14）。）。（4 4）平衡液压回路工作原理）平衡液压回路工作原理

17、该液压回路消耗的液压能很少，可用其它液压系统来该液压回路消耗的液压能很少，可用其它液压系统来补油保压，不必单独加油泵。补油保压，不必单独加油泵。平衡系统液压回路如图平衡系统液压回路如图4-164-16所示。所示。图图2-16 2-16 平衡系统液压原理图平衡系统液压原理图 上连大钩上连大钩或游车或游车下连水龙下连水龙头并悬挂头并悬挂钻柱钻柱蓄能器蓄能器油缸油缸溢流阀溢流阀减压阀减压阀连接：连接：活塞杆上端与游车连接活塞杆上端与游车连接，油缸下端与水龙油缸下端与水龙头连接头连接。油缸上腔始终通高压油，油缸产生向上拉力。油缸上腔始终通高压油，油缸产生向上拉力作用在水龙头上，一直提着水龙头。作用在水

18、龙头上，一直提着水龙头。工作过程：工作过程：两个油缸向上的合拉力两个油缸向上的合拉力大于大于顶驱和杆柱重量，油缸带顶驱和杆柱重量，油缸带动顶驱和杆柱上移动顶驱和杆柱上移。此时蓄能器（参见图此时蓄能器（参见图4-164-16）放出压力油供给油缸工作。随放出压力油供给油缸工作。随着蓄能器内油液放出，油压降着蓄能器内油液放出，油压降低，油缸的拉力减小。低，油缸的拉力减小。当油缸向上的拉力当油缸向上的拉力小于小于顶顶驱和驱和杆柱杆柱重量时重量时，上跳过程上跳过程由加速变为减速，最后停止由加速变为减速，最后停止上移上移。当向上提起整个钻柱时当向上提起整个钻柱时钻柱和顶驱的重量钻柱和顶驱的重量大于大于油油

19、缸向上的拉力，油缸被拉下缸向上的拉力，油缸被拉下来，缸内排液，油液返回蓄来，缸内排液，油液返回蓄能器能器。四、国产顶驱（四、国产顶驱（DQDQ）第一台国产顶驱第一台国产顶驱DQ-60DDQ-60D，由勘探院机械所和宝石厂合，由勘探院机械所和宝石厂合研，研，9797年年2 2月部级鉴定，中国成为第五位顶驱的生产国月部级鉴定，中国成为第五位顶驱的生产国家。家。1 1DQ-60DQ-60D D顶驱顶驱 （结构如图（结构如图3-213-21所示）所示）主要特点：采用主要特点：采用AC-SCR-DCAC-SCR-DC驱动，驱动，PLCPLC监测控制。监测控制。2 2DQ-60DQ-60P P顶驱顶驱(Portable Portable 轻便轻便,如图如图3-223-22所示，所示，)勘探院机械所与宝石鸡厂合研的勘探院机械所与宝石鸡厂合研的DQ-60PDQ-60P轻便顶驱（轻便顶驱（AC-SCR-DCAC-SCR-DC驱动驱动）。）。3 3DQ-20DQ-20H H顶驱顶驱(Hydraulic)Hydraulic)勘探院机械所研制勘探院机械所研制DQ-20HDQ-20H液马达顶驱，钻深液马达顶驱，钻深2000m2000m。DQDQ-6060D D顶驱顶驱结构组成图结构组成图AC-SCR-DCAC-SCR-DC驱动驱动