顶部驱动钻井装置讲义提纲概述国内外顶驱发展概况DQ交流变频顶驱装置DQ20Y液压顶驱装置顶驱的应用和处理事故的案例顶驱的选用原则及其相关要求钻井装备的发展动向概 述n什么是顶驱装置 简称顶驱（Top drive drilling system）是在钻柱上端直接驱动钻柱旋转钻进、循环泥浆、上卸扣、IBOP控制等具有多种功能的设备，是集机电液技术一体化的结构较为复杂的装置顶驱是20世纪80年代以来发展起来的钻井装置，是钻机的三大技术革新之一概 述顶驱装置的结构组成及其功能u顶驱主体动力水龙头：驱动主轴旋转钻进管子处理装置：抓放钻杆，上卸扣，控制IBOPu电气控制系统VFD或SCR：为主电机提供动力，并对扭矩、转速进行调控PLC：对转速、扭矩和各执行机构动作等进行控制操作与监测，并按逻辑编程控制、互锁与保护操作台：司钻控制操作各部分动作u液压传动与控制系统 提供液压动力，传动与控制各执行机构u导轨 承受顶驱主体反扭矩u其他：井口扶正器、下套管装置、测井装置、检测工具与仪表等顶顶驱驱钻钻井井方方式式转转盘盘钻钻井井方方式式 顶驱与转盘钻井的比较概 述 顶驱的主要优越性u在起下钻及遇阻遇卡时，能及时旋转钻杆和循环在起下钻及遇阻遇卡时，能及时旋转钻杆和循环泥浆。
既提高了井眼质量，又减少了事故发生既提高了井眼质量，又减少了事故发生u可接立根钻井，减少三分之二的泥浆循环时间，可接立根钻井，减少三分之二的泥浆循环时间，明显提高钻井效率明显提高钻井效率u吊环前后倾斜、旋转，上卸扣动作全部由电液控吊环前后倾斜、旋转，上卸扣动作全部由电液控制来实现，可减轻工人劳动强度，自动化程度高制来实现，可减轻工人劳动强度，自动化程度高u可随时关闭内防喷器，提高了钻井作业的安全性可随时关闭内防喷器，提高了钻井作业的安全性u钻进时转盘不旋转，钻台操作更安全钻进时转盘不旋转，钻台操作更安全据国外测算，比常规钻井方式提高效率据国外测算，比常规钻井方式提高效率1530%1530%概 述概 述顶驱的分类u 以驱动方式来分：直流电驱动、交流变频驱动、液压驱动u 以钻井能力(大钩承载能力)来分：750t、650t、500t、350t、250t、150t等等1t约合900kgf）概 述随着油气勘探开发过程中深井、超深井及地质复杂井的增多，对于顶驱的需求也越来越多不仅如此，由于顶驱具有较强的处理事故的能力，因而也是欠平衡钻井、套管钻井、大斜度井、水平井等许多特殊钻井工艺的重要装备此外，它对促进钻井技术向自动化、智能化方向发展具有重要的意义。
为此，我们有必要学习和掌握顶驱装置的相关知识和技能，在生产实践中充分发挥顶驱的优势，以提高作业效率讲义提纲概述国内外顶驱发展概况DQ交流变频顶驱装置DQ20Y液压顶驱装置顶驱的应用和处理事故的案例顶驱的选用原则及其相关要求钻井装备的发展动向国内外顶驱发展概况美国：美国：NOV NOV、LTILTI、DRILLMEC (DRILLMEC (意大利）意大利）加拿大：加拿大：TESCOTESCO、CanrigCanrig、FARRFARR挪威：挪威：MHMH中国：中国石油勘探开发研究院设计中国：中国石油勘探开发研究院设计 北石厂、华北石油机械厂制造北石厂、华北石油机械厂制造 辽河天意有限公司辽河天意有限公司n 美国NOV公司 NOV(NOV(Varco)Varco)公司是世界上最早开发和生产顶驱的公司，自1982年生产TDS-3以来，现已销售800多台顶驱，其中交流变频130多台主要的品种有：IDS-1 TDS-4H TDS-4S TDS-6S TDS-8SA TDS-9SA TDS-10SA TDS-11SA 我国陆上引进有四种规格：IDS-1、TDS-9SA、TDS-11SA及TDS-10S。
国内外顶驱发展概况n NOV公司产品 国内外顶驱发展概况 国内外顶驱发展概况n NOV公司产品IDS-1IDS-1型顶驱 NOVNOVAPIAPI提升载荷：提升载荷：500500吨吨中空直流电机：中空直流电机：11001100马力马力减速箱齿轮传动比：减速箱齿轮传动比：6 6连续工作扭矩：连续工作扭矩：48.16kNm48.16kNm间歇工作扭矩：间歇工作扭矩：53.54kNm53.54kNm管子操作机型号及扭矩：管子操作机型号及扭矩：PH-60d PH-60d，82.80kNm 82.80kNm适用钻杆尺寸：适用钻杆尺寸：335in5in顶驱系统高度：顶驱系统高度：6.9m 6.9m国内外顶驱发展概况TDS-10SATDS-10SA型顶驱NOVAPIAPI提升载荷：提升载荷：250250吨吨双交流电机：双交流电机：350350马力马力减速箱齿轮传动比：减速箱齿轮传动比：13.113.1连续工作扭矩：连续工作扭矩：27.6kNm27.6kNm间歇工作扭矩：间歇工作扭矩：50.37kNm50.37kNm管子操作机型号及扭矩：管子操作机型号及扭矩：PH-50PH-50，69.0kNm 69.0kNm适用钻杆尺寸：适用钻杆尺寸：2 25in5in顶驱系统高度：顶驱系统高度：4.7m 4.7m国内外顶驱发展概况TDS-11SATDS-11SA型顶驱NOVAPIAPI提升载荷：提升载荷：500500吨吨整体式水龙头整体式水龙头双交流电机：双交流电机：23502350马力马力减速箱齿轮传动比：减速箱齿轮传动比：10.510.5连续工作扭矩：连续工作扭矩：51.75kNm51.75kNm间歇工作扭矩：间歇工作扭矩：67.34kNm67.34kNm适用钻杆尺寸：适用钻杆尺寸：3 3 5 in5 in静音斜齿轮传动静音斜齿轮传动国内外顶驱发展概况n CANRIG CANRIG公司 自91年开始生产第一台顶驱以来，Canrig公司已销售了260多台电顶驱，其中包括交流变频顶驱30多台，主要品种：直流电顶驱-单速：6027E6027E、8035E8035E、1050E 1050E、1165E1165E直流电顶驱-双速：6027E-2SP6027E-2SP、6017E-2SP-HELI 6017E-2SP-HELI、1050E-2SP 1050E-2SP、1165E-21165E-2交流电顶驱-单速：5027E5027E、7035E7035E、9050E 9050E国内外顶驱发展概况国内外顶驱发展概况n TESCO TESCO公司 500 or 650 ECIS500 or 650 HCIS200 HMIS 150 HMIS 500 HCS 500 or 650 HS TESCOTESCO公司自公司自9292年开始生产液压顶驱，以租赁为年开始生产液压顶驱，以租赁为主。
主9393年也开始销售，年也开始销售，9595年开始生产永磁无炭刷电年开始生产永磁无炭刷电机的电顶驱目前在世界范围内已销售机的电顶驱目前在世界范围内已销售310310多台（液多台（液压顶驱占压顶驱占2/32/3）TESCO TESCO公司主要产品有以下几种规格：公司主要产品有以下几种规格：国内外顶驱发展概况500 or 650 ECIS500 or 650 ECIS500 or 650 HCIS500 or 650 HCIS国内外顶驱发展概况200 HMIS TOP DRIVE500 HC TOP DRIVE国内外顶驱发展概况500 or 650 HS TOP DRIVE国内外顶驱发展概况150HMI型轻便式液顶驱v额定静负荷能力：额定静负荷能力：150150吨吨v顶驱重量：顶驱重量：7,0007,000磅磅v顶驱长度：顶驱长度：3.813.81米米v顶驱宽度：顶驱宽度：0.8380.838米米v最大扭矩：最大扭矩：21,00021,000英尺磅英尺磅v最大转速：最大转速：220220转转/分分v输入功率：输入功率：475475马力马力国内外顶驱发展概况500或650HC/HCI型液顶驱v额定静负荷能力：额定静负荷能力：500500吨，吨，500 500吨吨v顶驱重量：顶驱重量：16,00016,000磅，磅，18,000 18,000磅磅v顶驱长度：顶驱长度：5.9185.918米，米，6.011 6.011米米v顶驱宽度：顶驱宽度：1.0671.067米，米，1.215 1.215米米v最大扭矩：最大扭矩：54,00054,000英尺磅英尺磅v最大转速：最大转速：205205转转/分分v输入功率：输入功率：750-1100750-1100马力马力v传动比：传动比：2.8:12.8:1国内外顶驱发展概况500或650ECI型永磁电顶驱v额定静负荷能力：额定静负荷能力：500500吨，吨，650650吨吨v顶驱重量：顶驱重量：16,00016,000磅，磅，18,00018,000磅磅v顶驱长度：顶驱长度：5.9185.918米，米，6.011 6.011米米v顶驱宽度：顶驱宽度：1.3721.372米，米，1.422 1.422米米v最大扭矩：最大扭矩：43,00043,000英尺磅英尺磅v最大转速：最大转速：195195转转/分分v输入功率可选范围：输入功率可选范围：900900马力马力 AC:600V,50/60Hz,800A AC:600V,50/60Hz,800Av传动比：传动比：14.66:114.66:1、18.33:118.33:1国内外顶驱发展概况n 挪威公司 国内外顶驱发展概况挪威公司 国内外顶驱发展概况PTD500PTD500型液顶驱性能参数提升载荷：410t连续扭矩：38kNm最大扭矩：45kNm最大转速：200rpm最大输入功率：580kW顶驱重量：4.7t，5.6t国内外顶驱发展概况DDM500DCDDM500DC型顶驱性能参数 提升载荷：650t输出功率：780kW连续扭矩：68.35kNm间歇扭矩：76.9kN m最大转速：186rpm(最大功率）最大转速：104 rpm(最大扭矩）最大输入功率：580kW顶驱重量：16t国内外顶驱发展概况LTI直接驱动顶驱国内外顶驱发展概况DRILLMEC液压顶驱国内外顶驱发展概况国内外顶驱发展概况u中国石油勘探开发研究院自1989年开始，先后研制出直流、交流、液压驱动的系列顶驱，适应20009000米井深。
填补国内空白u交流变频顶驱已在北石厂产业化，已生产顶驱120台以上，其中绝大多数在国外钻井，出口美国13台；总订货量达到150台u已授权专利9项，并获得中国优秀专利奖1项u先后两次获得中国石油集团公司科技进步一等奖u现与华北石油机械厂合作开发了DQ20Y液压多功能动力水龙头，已进行现场工业应用3口井以上u辽河天意公司已生产50台顶驱以上，其主要技术来源也是我所技术中国石油顶驱装置DQDQ系列顶驱装置系列顶驱装置直流驱动直流驱动液压驱动液压驱动交流驱动交流驱动19931993年年DQ60DDQ60D19971997年年DQ60D1DQ60D119981998年年DQ60PDQ60P19991999年年DQ20YDQ20Y20062006年年DQ20Y1DQ20Y120032003年年DQ70BSDQ70BS20042004年年DQ40BDQ40B20052005年年DQ90BSCDQ90BSC项项 目目DQ90BSCDQ90BSCDQ70BSDQ70BSDQ40BCDQ40BC最大最大载载荷荷6750kN4500kN2250kN工作高度工作高度6.1m5.9m5.3m电动电动机功率（机功率（kW）368 2 295 24001额额定定钻钻井扭矩井扭矩75kN.m52kN.m40kN.m最大卸扣扭矩最大卸扣扭矩125kN.m78kN.m60kN.m刹刹车车扭矩扭矩68kN.m68kN.m68kN.m额额定循定循环压环压力力35MPa35MPa35MPa主主轴轴中心通道内径中心通道内径89mm76.2mm76.2mm转转速范速范围围（r/min）020002200180交流顶驱装置交流变频驱动：交流变频驱动：转速范围宽，过载能力强，功率利用充分，电机可靠性高转速范围宽，过载。