背钳装置作为顶驱系统的关键部件,其主要作用是通过夹紧钻杆配合主传动系统完成钻杆的上扣和卸扣,从而辅助顶部驱动系统(以下简称“顶驱”)完成钻井任务。本文所述背钳装置是根据钻井的实际工况,在借鉴国内外先进顶驱系统背钳装置的基础上,针对半潜式平台用15000m钻井包顶驱系统对背钳提出的高扭矩、高可靠性和安全性的要求,是专为该系统开发研制出的配套装置。该装置集机械、电气、液压于一体,能够很好的适应15000m的钻井深度,适用于外径尺寸在4.5~10in所有钻杆,结构安全可靠、整体性好、对中精准、通用性强。

随着顶驱技术的发展和广泛应用,我公司研制了一种液压驱动的顶驱下套管装置,该装置顶端与顶驱主轴连接,通过驱动油缸驱动楔形卡瓦卡紧套管,结合顶驱的旋转和起下功能,完成下套管作业。下套管装置设计有芯轴密封结构,该结构能够与套管内孔形成密封,可在下套管同时进行泥浆循环,减少了下套管作业时井内事故的发生。该装置目前已完成42口井下套管作业,作业成功率100%,下套管装置应用降低了工人劳动强度、提升了下套管作业效率和下套管作业成功率。

倾斜机构作为顶驱管子处理系统的重要组成部分之一,是起下钻过程使用最频繁、最重要的机构。倾斜油缸与吊环之间通过连接耳座连接在一起,实现倾斜机构功能。在实际使用中经常出现连接耳座沿吊环臂上下移动的情况,影响倾斜机构的倾斜幅度,造成两侧吊环不同步和吊卡倾斜,恶化倾斜油缸的工况。文中对倾斜机构进行受力分析,从理论上指导倾斜机构的设计、安装及使用。

顶部驱动装置是钻井装备的三大新技术之一。相较传统的转盘钻进方式,顶驱具备在钻井过程中可在任意位置提起钻具划眼循环;起下钻过程中遇卡或遇阻可迅速使顶驱接上钻具,循环泥浆进行划眼作业;在井涌、井喷时,井架内任意高度可迅速关闭内防喷器。顶驱的液压控制系统作为顶驱的重要组成部分,其故障率较高,结合现场顶驱使用经验,剖析顶驱液压系统的原理以及故障处理方式方法。

为了能够更好地指导现场顶驱刹车液压控制系统的维护调整,以顶驱刹车系统为研究对象,通过分析刹车体及其液压控制系统结构,建立了刹车和液压缸活塞运动方程的数学模型。通过查阅在用顶驱液压手册,将顶驱刹车液压控制系统分为三类,然后利用SimcenterAmesim软件构建顶驱刹车及其液压控制系统的Amesim仿真模型,得到三种不同液压控制系统的顶驱刹车液缸的位移-时间曲线和压力-时间曲线,直观清晰地表现了顶驱刹车工作过程的动力学特性。同时,通过软件批处理功能分析了蓄能器不同的初始充装压力和阻尼孔大小对顶驱刹车动作的迟滞和缓冲作用,进而明确了蓄能器安装位置和初始参数对系统的影响规律。

在钻井现场维修顶驱时,由于顶驱液压系统安装有蓄能器,为保障设备和维修人员安全,必须释放蓄能器存储的液压压力。介绍3种品牌顶驱的压力释放方法,供使用者参考。

勘探六号平台配备了美国NOV公司的TDS-8SA顶驱、桥吊、液压卡瓦、ST-120铁钻工和BX4-50液压吊卡等整套钻井包,高自动化的设备配置极大地提高了钻井作业的效率,节省了人力。但是复杂的电器、气路、液压的控制回路,给故障的诊断带来了不少困难。尤其是BX4-50液压吊卡的使用频率很高,一旦故障,就只能使用手动吊卡起下钻具,不但增大了劳动强度,且不能随意高度开关吊卡,影响钻井作业的效率。所以学习、了解和、掌握其互相工作的原理,对快速判断故障的原因与解决问题非常关键。

顶驱放倒时,发生液压油从油箱顶部加油孔透气帽流出的情况,不仅造成液压油的浪费还污染环境,也增加现场服务人员的工作量。通过分析现有顶驱液压油油箱加油孔及透气帽的布置形式,对比多种不同的加油孔布置方案和透气帽形式的选择,得到不同方案的优缺点,为解决顶驱液压油从油箱加油孔流出找到解决方案。

为防止顶驱伸缩臂未回至中位情况下悬吊系统下放造成下压二层台猴台,导致人员、设备伤害事故的再次发生,通过对顶驱基本控制原理研究,引入连锁控制方式,采用PLC可编程控制原理进行编程,实现连锁控制,经过现场不断反复实践,先后实现了二层台猴台、转盘面等位置可编程连锁控制,从根本上消除了顶驱使用中存在的隐患,确保了本质安全。

被称为人类“入地望远镜” 的科学钻探是人类解决发展过程中一系列能源、资源、环境问题的重要途径.现有顶驱主要是为了满足石油钻井的需求而设计的 顶驱的转速不能满足深部勘探一机多用的要求 需要设计能满足更深地层回转钻进需要的液压顶驱.确定了液压顶驱液压系统的总体方案 阐述了其工作原理 绘制了液压原理图.