石油工程机装备第四章顶驱钻井系统(新版11)2

导轨与滑车导轨的主要作用是承受顶驱工作时的反扭矩。DQ70BSC顶驱所用的单导轨采用双销连接。与顶驱减速箱连接的滑车穿入导轨中，随顶驱上下滑动，将扭矩传递到导轨上。导轨最上端与井架天车底梁上安装的耳板以U型环连接，导轨下端与井架大腿的扭矩梁连接，使顶驱的扭矩直接传递到井架下端，避免井架上端承受扭矩。2.导轨—导向滑车总成北石顶驱导轨-导向滑车交流变频驱动(ACVFD)双导轨单导轨3.上扣卸扣装置（Pipehander）钻杆上卸扣装置如图4-8所示。主要：由旋转头、吊环联接器、吊环倾斜机构和扭矩扳手组成。（可参见Varco公司的TDS-8S交流变频顶驱系统结构图。）图4-8650吨钻杆上卸扣装置总成旋转头吊环倾斜机构扭矩扳手吊环联接器主轴限扭器吊卡吊环旋转头：接在马达水龙头下方TDS-8S(AC)扭矩扳手鼓风机空气软管游车水龙头-马达总成吊环倾斜器吊环（1）液压扭矩扳手用处：卸扣。原理：由液缸驱动横向夹紧活塞夹紧钻杆母接头，两个转矩液缸驱驱动扭矩筒完成卸扣操作。（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，为液缸提供反扭矩。）转动保护接头及主轴松扣，然后启动钻井马达旋扣。（扭矩液缸84kN-m；可旋转25°。）结合图4-10分析。图4-9扭矩扳手总成升降液缸扭矩筒扭矩液缸夹紧活塞（2）内防喷器及启动器内防喷器（图4-10）是球型安全阀，防止泥浆溢流和井涌。上部远控内防喷器和下部手动内防喷器，形成内井控防喷系统。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，扭矩扳手同远控上部内防喷器的花键啮合形成扭矩。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，可随时使用。图4-10内防喷器阀及启动器总成上部内防喷器阀下部内防喷器阀内防喷器启动柄安全接头内防喷器启动液缸钻杆吊环联接器夹紧缸扭矩管顶驱IBOP内防喷器IBOP(InsideBlowOutProventer)背钳北京石油机械厂内防喷器（IBOP）IBOP(InsideBlowOutProventer)阀体波形弹簧下阀座阀芯上阀座下拼合挡环上拼合挡环支承环手柄套操作柄手柄座挡圈（3）吊环联接器、吊环和钻杆吊卡图4-11为吊环联接器。作用:可由图4-8看出，它通过吊环将下部吊卡与主轴相连。主轴穿过齿轮箱壳体，又同整体水龙头相接。图4-11吊环联结及限扭器总成吊环联接器旋转头限扭器吊环吊卡吊环倾斜机构吊环联接器限扭器旋转头主轴扭矩扳手吊环（4）吊环倾斜器图4-12、图4-8所示作用：去卡抱待接立根接头。（吊鼠洞中的单根和接立根）气阀控制气弹簧，使吊环前倾300，后摆600。吊环倾斜器的倾斜臂位于吊环的前部，由空气弹簧启动。图4-12长行程吊环倾斜装置总成（5）旋转头总成旋转头总成如图4-13。当钻杆上卸扣装置，在起钻中随钻柱部件旋转时，旋转头可自由旋转。象大钩能自动回原位。图4-13650t旋转头总成国产回转头背钳装置、内防喷器操纵机构、倾斜机构、吊环吊卡是为起下钻作业服务的，独立于主轴运动。回转头带动上卸扣装置一起作顺时针、逆时针转动，以便适应抓取单根、接立根的方位。回转头靠液马达带动齿轮转动，由调速阀调节4～8r/min。时代回转头液马达驱动齿轮转动国产回转头500吨吊环连接器吊环倾斜装置总成上内防喷器和启动装置下内防喷器反扭矩架可大范围移动背钳可调喇叭口动力吊环定位器-360度350吨吊卡350吨，120英寸吊环吊卡PH-75管子处理机PH-75管子处理机可抵抗75,000Ft-Lbs卸扣扭矩直接用交流电机进行上卸扣,无需液压缸冲扣。从而简化了管子处理机。扭矩背钳动力旋转头吊环多点定位单或双内防喷器遥控控制上内防喷器井架工PH-75吊环的多点定位吊环定位点鼠洞2米1.35米主轴安全夹-3上内防喷器和双摇臂启动器下内防喷器(手动)保护短节PH-75主轴总成上内防喷器启动液缸总成背钳可达上内防喷器万能平衡横梁安装完毕的导轨TDS-11SA采用游动系统顶驱分段吊起导轨和顶驱导轨采用自锁技术安装快捷4小时安全结构简单导轨分段连接板导轨的特点86英尺游动电缆777MCM135英尺井架电缆777MCM司钻房变频房3x100’电源电缆646MCM井队电源200英尺司钻房电缆顶驱－变频房电缆长321英尺，变频房－井队电源电缆长100英尺，保证变频房能够置于安全区，且电缆沿井架固定，无需悬空。6x1100‘英尺跳接电缆646MCMVarco顶驱标准井厂安装布置示意图体积最小，输出最强劲，惟一能安装于ZJ-30车装钻机的顶驱。TDS-10SA250吨/350马力顶部驱动系统TDS-10SA适用于典型250吨游车－大钩组合26.4’/27.4’TopDriveStack-Up*4Ft15.0’-标准16.0’-选择顶驱高度*8FtMinToolJointBailRestBlockTopSpreaderBeamCLSectionalGuideBeamExisting250TonRatedCombo-Typ.TDS-10SA250Ton/350HPTopDrivePH-55Pipehandler*StandardTDSConfigurationWorkingHeightwithOneIBOP&96”D.P.E.Links-15.0’OptionalTDSConfigurationWorkingHeightwithTwoIBOP’s&108”D.P.E.Links-16.0’11.4’-Typ.StrokedComboWork.HeightTDS-10SA整体结构TDS-10SA俯视图交流电机(350HP)水龙头鹅颈管1.22米0.66米传动比：13.1:1-低速或4.8:1-高速(可选)分段式导轨10“x10“(方管)带聚合物滑轨的滑动架总成0.45米0.71米系统提环(250Ton)1.12米0.61米4.平衡系统平衡系统总成如图4-14所示。主要对上卸扣起伸缩作用。防止上卸接头扣时螺纹的损坏；在卸扣时可帮助公扣接头从母扣接头中弹出，类似于大钩的152mm的减震冲程。图4-14平衡系统总成图4-15所示的平衡系统包含：两个油缸和两个液压储能器。缸体端与整体水龙头相连，活塞杆端与大钩连接（如图4-14），或者直接连到游车上。图4-15平衡系统示意图上连大钩或游车钻井马达油缸提环（1）前期TDS系统平衡油缸连接方式TDS-3型顶驱平衡油缸下端和水龙头相连，上端和大钩相连。它提供152mm的缓冲行程。（2）整体式IDS系统平衡油缸连接方式如IDS-1型顶驱，平衡油缸的下端与钻井马达壳体相连，上端和游车相连接。取消了大钩，提供203mm的缓冲行程。（3）新型IDS系统平衡油缸的连接方式如TDS-3S、TDS-9S型，平衡油缸的上端与游车（当不用大钩时）连接，下端直接固定在水龙头提环上（参见图4-14）。（4）平衡液压回路工作原理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。平衡系统液压回路如图4-16所示。图2-16平衡系统液压原理图上连大钩或游车下连水龙头并悬挂钻柱蓄能器油缸溢流阀减压阀①连接：活塞杆上端与游车连接，油缸下端与水龙头连接。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。②工作过程：★两个油缸向上的合拉力大于顶驱和杆柱重量，油缸带动顶驱和杆柱上移。此时蓄能器（参见图4-16）放出压力油供给油缸工作。随着蓄能器内油液放出，油压降低，油缸的拉力减小。★当油缸向上的拉力小于顶驱和杆柱重量时，上跳过程由加速变为减速，最后停止上移。当向上提起整个钻柱时★钻柱和顶驱的重量大于油缸向上的拉力，油缸被拉下来，缸内排液，油液返回蓄能器。四、国产顶驱（DQ）第一台国产顶驱DQ-60D，由勘探院机械所和宝石厂合研，97年2月部级鉴定，中国成为第五位顶驱的生产国家。1．DQ-60D顶驱（结构如图3-21所示）主要特点：采用AC-SCR-DC驱动，PLC监测控制。2．DQ-60P顶驱(Portable轻便,如图3-22所示，)勘探院机械所与宝石鸡厂合研的DQ-60P轻便顶驱（AC-SCR-DC驱动）。3．DQ-20H顶驱(Hydraulic)勘探院机械所研制DQ-20H液马达顶驱，钻深2000m。DQ-60D顶驱结构组成图AC-SCR-DC驱动DQ-60P顶驱结构组成图AC-SCR-DC驱动轻便