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1、顶驱系统和传统转盘系统的区别1顶驱顶驱系系统统包含有很多的包含有很多的钻钻井平台井平台设备设备，也增加了，也增加了传统传统没有的没有的设备设备， ，顶驱顶驱系系统统的最的最终终目目标标是将是将实现钻实现钻井的高度自井的高度自动动化，将化，将钻钻井工人从危井工人从危险险而又繁重的作而又繁重的作业业中解放出来。比如我中解放出来。比如我们说钻们说钻机机 A 装装备备了了顶驱顶驱系系统统，而，而钻钻机机 B 没有装没有装备顶驱备顶驱系系统统，那么，那么钻钻机机 A 可以替代的可以替代的钻钻机机 B 的的设备设备功功能就不能就不单单单单是是转盘转盘功能，功能，还还有其他的平台有其他的平台设备设备（比如水
2、（比如水龙头龙头）的功能。）的功能。也就是也就是说说， ，钻钻机机 A 中的中的顶驱顶驱中内置了一个异步中内置了一个异步电动电动机以及和它配合机以及和它配合的旋的旋转转机械，它可以代替机械，它可以代替转盘转盘的功能。的功能。所以，所以，单纯单纯拿拿转盘转盘去与去与顶驱顶驱比比较较是没有意是没有意义义的，只是在的，只是在电电控上他控上他们们的的电电机同机同样样可以用可以用变频变频器器驱动驱动， ，可以相互替代（如果可以相互替代（如果电电机功率差的不是很大的机功率差的不是很大的话话）。）。如果非要分析如果非要分析这这个个顶驱顶驱有什么好有什么好处处，就必，就必须须非常了解非常了解钻钻井的工井的工艺
3、艺。 。顶顶部部驱动钻驱动钻井装置有以下主要部件和附件构成：井装置有以下主要部件和附件构成： l）水）水龙头龙头-钻钻井井马马达达总总成（关成（关键键部件之一）；部件之一）； 2） ）马马达支架达支架/导导向滑向滑车总车总成（关成（关键键部件之一）；部件之一）； 3） ）钻钻杆上卸扣装置杆上卸扣装置总总成（关成（关键键部件之一，它是体部件之一，它是体现顶现顶部部驱动钻驱动钻井井装置最大装置最大优优点的点的设备设备）；）； 4）平衡系）平衡系统统； ； 5）冷却系）冷却系统统； ； 6） ）顶顶部部驱动钻驱动钻井装置控制系井装置控制系统统； ； 7）可）可选选用的附属用的附属设备设备。 。水水龙
4、头龙头+钻钻井井马马达达总总成成=传统钻传统钻井中的水井中的水龙头龙头+转盘转盘，在，在传统钻传统钻机中水机中水龙头龙头和和转盘转盘是不相干的独立是不相干的独立设备设备； ；钻钻杆上卸扣装置杆上卸扣装置总总成成=传统钻传统钻井中的液井中的液压压猫猫头头+吊吊环环装置装置+倾倾斜装置斜装置+顶驱系统和传统转盘系统的区别2新增的其他新增的其他设备设备（比如（比如说说内置防内置防喷喷器器 2 台、台、缓缓冲缸冲缸 2 个）；个）；冷却系冷却系统统=传统钻传统钻机中的机中的转盘风转盘风机及机及风风道系道系统统； ；马马达支架达支架/导导向滑向滑车总车总成、平衡系成、平衡系统为统为配合配合顶驱结顶驱结构
5、而新增的系构而新增的系统统； ；顶顶部部驱动钻驱动钻井装置控制系井装置控制系统统也是也是为为了适了适应顶驱应顶驱的集成控制而新增的的集成控制而新增的系系统统。 。顶驱顶驱系系统统的工作方式无需方的工作方式无需方钻钻杆，无需大勾。杆，无需大勾。下面下面总结顶驱总结顶驱系系统统相相对对于于传统转盘钻传统转盘钻机系机系统统的的优优点再点再结结合合说说明明所涉及的工所涉及的工艺过艺过程：程：1)立柱立柱钻钻井井,节约节约了三分之二的接了三分之二的接单单根根时间时间利用利用转盘带动转盘带动方方钻钻杆杆钻钻井井时时,受方受方钻钻杆的限制杆的限制,每每钻钻完完 9 米左右就需米左右就需要停要停泵泵接一个接一
6、个单单根。而根。而顶顶部部驱动驱动装置装置实现实现了立柱了立柱钻钻井井,直接接上一根直接接上一根立柱就可以立柱就可以实现继续钻进实现继续钻进,节约节约了三分之二的接了三分之二的接单单根根时间时间。 。所所谓谓立柱（也叫立根），是指事先就把几根立柱（也叫立根），是指事先就把几根钻钻杆接起来，如一根杆接起来，如一根钻钻杆杆9 米左右，一根立根就可能有米左右，一根立根就可能有 28 米左右，由米左右，由 3 根根钻钻杆杆连连接而成，立根接而成，立根在二在二层层台上台上摆摆放和加接。放和加接。所所谓谓方方钻钻杆，是杆，是转盘转盘旋旋转驱动钻转驱动钻柱柱时时才用的，因才用的，因为为普通普通钻钻杆杆时圆时
7、圆的，的，转盘转盘卡不住，它是方的，可以卡在卡不住，它是方的，可以卡在转盘转盘中心，中心，传统传统的旋的旋转钻转钻井就是井就是转转盘带动盘带动方方钻钻杆，方杆，方钻钻杆再杆再带动钻带动钻柱旋柱旋转转的。方的。方钻钻杆的杆的长长度一般度一般为为 9 米米左右，所以每次最多也就左右，所以每次最多也就钻钻 9 米，就必米，就必须须加加钻钻杆。但杆。但顶驱顶驱是直接有接是直接有接钻钻杆的接杆的接头头的，它添加的，它添加钻钻杆（杆（应该应该叫立根吧）的叫立根吧）的长长度可以度可以扩扩展展 2 甚至甚至 3倍（看二倍（看二层层台的高度）。台的高度）。顶驱系统和传统转盘系统的区别32) 下下钻钻、 、划划眼
8、眼、 、倒倒划划眼眼防防止止卡卡钻钻 顶顶部部驱驱动动钻钻井井装装置置具具有有使使用用 28 米米立立柱柱倒倒划划眼眼的的能能力力， ，可可在在不不增增加加起起钻钻时时间间的的前前提提下下， ，顺顺利利地地循循环环和和旋旋转转将将钻钻具具提提出出井井眼眼。 。在在定定向向钻钻井井过过程程中中， ，可可以以大大幅幅度度地地减减少少起起钻钻总总时时间间。 。所所谓谓划划眼眼， ，就就是是为为防防止止井井壁壁坍坍塌塌使使钻钻柱柱由由上上而而下下的的旋旋转转下下钻钻的的过过程程。 。所所谓谓倒倒划划眼眼， ，就就是是为为防防止止井井壁壁坍坍塌塌使使钻钻柱柱由由下下而而上上的的旋旋转转起起钻钻的的过过程
9、程。 。也也是是由由于于不不用用方方钻钻杆杆的的原原因因可可使使劳劳动动强强度度减减少少。 。3)节约钻节约钻井成本井成本由于由于顶顶部部驱动驱动装置可以及装置可以及时时方便的方便的处处理井下事故理井下事故,所以它允所以它允许钻许钻井井过过程中使用程中使用较较少、少、较较便宜的便宜的钻钻井液和井液和添加添加剂剂,这对这对占占钻钻井成本近井成本近 25%的泥的泥浆药浆药品来品来讲讲,无疑无疑节约节约了不少了不少钻钻井成本。井成本。4)设备设备安全安全顶顶部部驱动钻驱动钻井装置采用井装置采用马马达旋达旋转转上扣上扣,上扣平上扣平稳稳,并可从扭矩表上并可从扭矩表上观观察上扣扭矩察上扣扭矩,避免上扣扭
10、矩避免上扣扭矩过过盈或不足。盈或不足。钻钻井最大扭矩的井最大扭矩的设设定定,使使钻钻井井中出中出现现蹩蹩钻钻扭矩超扭矩超过设过设定范定范围时马围时马达会自达会自动动停止旋停止旋转转,待待调调整整钻钻井参井参数后再正常数后再正常钻进钻进,避免避免设备设备超超负负荷荷长时间长时间运运转转。 。5） ）实现实现了高度的自了高度的自动动化以保化以保证证操作人操作人员员的安全的安全由于以前由于以前传统钻传统钻井系井系统统中中钻钻台上可以台上可以说说是是处处处处高高压压，危机四伏，比，危机四伏，比较较低的如低的如钻钻井液井液压压力力 20 多多 Mpa，比，比较较高的如防高的如防喷喷器器压压力力 100
11、多多Mpa，由于有了高度的集成，大部分液，由于有了高度的集成，大部分液压设备压设备（一般（一般为为 30 多多 Mpa）都）都可以在司可以在司钻钻室（司室（司钻钻室室为为防防弹弹玻璃）玻璃）远远程操作（只要程操作（只要设备设备在在顶驱顶驱上就已上就已顶驱系统和传统转盘系统的区别4经经可以可以实现实现了），了），这样这样就大大提高了操作人就大大提高了操作人员员的安全系数。的安全系数。6） ）为为以后以后实现钻实现钻井全面自井全面自动动化和真正无人化和真正无人值值守提供了可能，期待有守提供了可能，期待有这这么一天。么一天。总总的来的来说说， ，顶驱顶驱以其以其钻钻井工作方式的改井工作方式的改变变和
12、和设备设备高度集成高度集成为为最大最大优优点，点，其余其余优优点都是衍生出来的。点都是衍生出来的。它与它与传统传统系系统统比也有缺点：比也有缺点：系系统统复复杂杂， ，维护维护困困难难； ；太重容易增加太重容易增加钢丝绳钢丝绳的断列几率；的断列几率；立根太立根太长长出出现现事故不好疏散。事故不好疏散。在在电电机机驱动驱动方面，它和方面，它和转盘转盘没有区没有区别别，可以互，可以互换换。 。顶驱系统和传统转盘系统的区别5以自动化技术武装国产精良顶驱以自动化技术武装国产精良顶驱记北京石油机械厂记北京石油机械厂北京石油机械厂是一个有着近五十年历史的国有中二型企业，是国内石油行业最早通过 ISO900
13、0 质量体系认证的企业，目前她已经成长为一个集开发、设计、制造、销售、服务为一体的石油钻采装备专业制造企业，并且光荣的成为我国首台交流变频顶驱装置的研制者，仅用短短四年半的时间，完成了 100台顶驱装置的设计和销售。北石厂自知面临着既要在技术上保证顶驱产品的国际级水准，又要拉大与国内同行间的竞争优势的重要使命。早在 2003 年实施国产顶驱产业化攻关项目伊始，北石厂便开始了与世界一流的自动化系统解决方案提供商西门子公司的长期合作关系，这一高瞻远瞩的战略选择最终成就了其国内顶驱市场头把交椅的至尊位置。作为我国首台交流变频顶驱装置的研制者，北京石油机械厂（以下简称北石厂）无时无刻不在感觉着肩负的重
14、要使命。一是面对愈发激烈的国际竞争，国产顶驱需要在不断与国外知名品牌顶驱的“交手”中保持“技高一筹”，一是由于国内石油钻采设备制造厂商的快速发展，应对石油钻采设备日益严峻的价格压力。北石厂既要在技术上保证顶驱产品的国际级水准，又要拉大与国内同行间的竞争优势。图 1：北京石油机械厂概貌这家有着近五十年历史的国有中二型企业，是国内石油行业最早通过 ISO9000 质量体系认证的企业，先后取得美国石油学会 API SPEC 16D 等证书许可权。目前拥有螺杆钻具系列、地面防喷器控制装置系列、井下单螺杆抽油泵系列、震击器系列、顶部驱动钻井装置等产品，2007 年度实现工业总产值 12 亿元，销售收入
15、8.82 亿元，是集开发、设计、制造、销售、服务为一体的石油钻采装备专业制造企业。其中北石厂自主研制的交流变频顶部驱动钻井装置，拥有中国石油天然气集团公司（CNPC）自主知识产权，采用了多项国家专利技术，填补了国内空白。紧握石油钻采的发展契机紧握石油钻采的发展契机近年来我国对石油能源开发力度的加大和石油钻采设备出口的急剧增加，极大地拉动了我国石油钻采设备制造业的需求和发展。根据国家权威资料显示，2006 年 1-10 月，全国石油钻采专用设备制造业共实现销售收入 244.24 亿元，同比增长 75.12%，比去年同期快 33.25%；利润 24.17 亿元，同比增长115.80%，比去年同期快
16、 40.82%。当前，我国是世界上极少数能成套生产 1000-9000 米钻机的国家，且国产 12000 米的钻机已经面世。顶驱系统和传统转盘系统的区别6图 2：2005-2007 年度我国石油钻采设备制造业销售收入和利润增长趋势图北石厂副厂长兼总工程师邹连阳教授相当看好国内的石油钻采市场：“由于石油行业的发展前景良好，我厂每年的产值和利润都在翻倍增长。石油行业良好的大环境同时带动了相关产业的发展，石油行业上游和下游的分布大体是上游以钻井采油为主，下游以炼油化工为主。我们的产品覆盖中石油、中石化所属的陆上油气田和中海油所属海上油田，出口到 40 多个国家和地区，北石和BPM已成为国内外石油界普遍认可的品牌。尤其在十一五规划纲要中，国家更加重视能源质量、安全生产和大型机械制造业的发展，为我厂带来了新的发展契机。”图 3：北石厂副厂长兼总工程师邹连阳教授“我们这种提供大型设备产品的厂商，最重要的是要靠质量、靠可靠性、靠竞争能力以取得发展，同时顶住已有的价格压力。用户最基本的设备需求，比如钻采 24 小时不能停机，通过考核每月停机的小时数来确定产品的质量和性能。我厂的设备
