海洋钻修机采用顶驱装置的可行性研究

在简述海洋钻修机采用顶驱的难点及对顶驱的要求后 ,着重分析了意大利Soilmec公司HTD— 2 0 0液压顶驱的结构、技术指标和参数。针对HZJ30海洋钻修机井架采用前开口、直立无绷绳、双节套装式结构 ,自身不具备较强抗扭能力的特点 ,提出安装顶驱需适当加固井架下体 ,在井架上部采用柔性连接 ,在井架下部采用刚性支架的安装型式。最后对海洋钻修机顶驱的使用环境及预计效果做了初步分析。     

石油钻机井架的现状与发展趋势

介绍了国外及我国石油钻机用塔形井架、Ａ形井架、Ｋ形井架和桅形井架等的现状与发展趋势。在对各类型井架结构特点和发展过程进行分析的基础上，提出了发展我国井架的若干设想：淘汰塔形井架；优先发展Ｋ形或Ａ形井架；积极开展顶驱井架的理论研究，同时为适应顶驱装置安装开展老式井架的改造；大力开发井架上的机械化、自动化设施；着手研究超深井大型井架。建议我国钢铁生产部门开发新的型钢品种，以进一步改善井架构件的受力状况。     

海洋钻机井架振动检测及评估——以ZJ50/3150DB钻机为例

渤海某海洋平台配置的ZJ50/3150DB海洋钻机在钻井作业时井架振动幅度较大,为了评估井架在钻井作业时的安全性,对井架进行了振动检测,并建立了井架结构有限元模型,结合现场检测数据和模型计算结果分析井架振动对井架结构安全的影响。分别进行了井架固有频率检测、钻进作业工况井架幅频响应检测、井架振动幅值检测和井架振动加速度检测;依据井架图纸及现场井架实际情况,采用ANSYS软件建立了井架结构有限元模型。使用该模型计算出的井架第1阶固有频率为0.555 8 Hz,与现场检测结果较吻合,验证了模型的正确性。分析现场检测数据和模型计算结果发现:顶驱转速为36 r/min时,井架易发生共振;井架C型开口抗扭强度低;井架底座2个前撑杆为关键构件,其结构安全性影响整个井架安全;各种工况下的井架振动和顶驱通过二层台时引起的井架冲击振动均符合安全要求。     

顶部驱动装置在轻型钻机上的应用研究

在分析轻型钻机应用顶部驱动装置的可行性的基础上,讨论了3000～4000m钻机加装顶驱的必要性;针对轻型钻机井架的结构型式特点,建议配套轻型液压顶驱或电动顶驱装置,并提出顶驱选型的2项原则;根据前开口井架不能承受大扭矩的特点,对顶驱导轨及扭矩传递支架型式进行了结构设计,既满足导轨及支架的安装及拆卸要求,又能将导轨承受的反扭矩最大限度地传递到底座上,减少井架在钻井过程中的扭震。南阳石油机械厂与意大利Soilmec公司合作制造的HTD—200液压顶驱成功应用于3000m车装钻机上,顶驱的安装及拆卸时间均不超过4h。     

中深井陆地钻机井架底座结构和发展方向

介绍了目前4000～7000m陆地钻机常用的井架底座结构形式，指出中深井钻机井架底座的发展方向是液压缸起升、模块化设计、井架和顶驱一体化设计，与先进的钻机移运技术相结合，减轻质量、提高移运性、减少安装工作量和安装时间。并对发展我国新型液压旋升式井架底座提出了建议。     

HJJ900/64-T型海洋超深井井架可靠性分析

HJJ900/64-T型海洋井架是为满足12 000 m钻深的自升式钻井平台超深井钻井而研制。该井架设计为满足4单根组成一立根结构的井架高度,比传统的3单根井架至少增加了10 m的高度,达到了64 m。为使该井架满足在恶劣的海洋环境下的使用要求,对井架主体结构进行了可靠性分析。使用有限元分析软件ANSYS对HJJ900/64-T型超深井井架建立了完整的井架有限元模型,根据井架的设计使用条件及自存环境条件,对井架工作工况、风暴自存工况、拖航工况及在顶驱转动、风振、波浪等外部载荷激励时进行了模态分析。分析结果表明,井架在工作工况、风暴自存工况、拖航工况下结构强度及刚度都能满足设计和使用要求,而在拖航工况下受到波浪载荷激励时有可能产生共振。因此可根据共振产生的阵型特性对该井架的局部结构做加强处理,使之更加安全可靠。     

JJ315-K型井架动力学特性分析

钻机井架作为一种高耸的悬臂梁结构,其工作环境非常恶劣,不仅要承受大钩的载荷、风载及天车的质量,还要抵消顶驱对反转矩梁的转矩。研究了国内某5 000m钻机井架在这些载荷作用下天车处的振动,分析了井架的动态响应特性,探讨了该井架在工作状态下的力学性能。为石油钻机井架的设计和优化提供了一定的理论参考。     

石油钻机顶部驱动系统典型结构及适用性分析

叙述了当前钻机顶驱系统的典型结构，包括动力系统，传动系统，辅助液气电系统，自备上卸扣系统和游动系统5个子系统。结合TDS－6025E型顶驱系统使用的实际情况，论述了其对钻井作业的适用性，指出斜井机最宜采用顶驱系统；建井周期低于10天的直井采用顶驱系统不够轻便。采用顶驱可使井口操作机械化程度达80％，可缩短上卸扣时间，可倒，正划眼，还可减小井架开档，增大其刚度。枯驱尚存在的问题是结构复杂，现场维修不方便。要在以下方面进行改进；中心管或主轴支承螺母应外露易拆；专设阀箱，管线集束；采用2挡传动；游动轨道开口可折；自用独立液压源；取消液压旋转油道。     

IRI国际公司H150顶部驱动装置

IRI国际公司研制的液动顶驱装置用于载荷范围115～160吨的立式井架或斜式井架。对应于不同的井架高度,一次可连续起升或钻进三根单根组成的立根。 顶驱装置将改造后的游车、水龙头联为一体,以缩短装置的纵向尺寸。旋转扭矩由扭矩杆或导轨传递作用在井架和井架底座上。     

5000m新型液压旋升式井架底座的研制

目前常用的5000 m钻机井架底座的结构形式复杂、运输模块多、安装时间长。研制了新型液压旋升式井架底座。该井架底座承载能力大、质量轻,采用液压缸起升和下放,同时实现了远程控制;与顶驱一体化设计,移运速度快,可带1800 kN钻具整体平移。     

5 000 m新型液压旋升式井架底座的研制

目前常用的5 000 m钻机井架底座的结构形式复杂、运输模块多、安装时间长.研制了新型液压旋升式井架底座.该井架底座承载能力大、质量轻,采用液压缸起升和下放,同时实现了远程控制;与顶驱一体化设计,移运速度快,可带1 800 kN钻具整体平移.     

顶驱装置导轨弯曲问题的理论分析

针对顶驱装置导轨在长期使用后出现的变形问题,利用材料力学的基本原理,在导轨截面一致且无导轨接头影响的前提下,忽略导轨所承受的扭转力,从静载抗弯角度分析验证导轨强度,计算顶驱装置位于导轨不同位置时的导轨变形趋势与变形量。分析结果证实了导轨的大位移变形是因导轨接头的使用磨损,进而出现的导轨间相对转角位移过大造成的。顶驱装置导轨的改进在提高导轨本身弯曲强度与弯曲刚度的同时,需加强导轨接头的局部结构。     

DQ��30Y�������ö���װ�ýṹ����

文章介绍了一种能满足小井眼钻井、定向井、侧钻井及修井等作业的全液压驱动方式的钻修两用顶部驱动装置的结构特点、工作机理和结构仿真研究工作。在该装置的研制过程中,采用机械自动化设计软件（Pro/engineer),通过建立各零部件的三维实体模型、结构装配、干涉检验、力学分析,实现了对DQ－30Y钻修两用顶驱装置的结构仿真研究。找到了该装置在原零部件设计中和装配中存在的问题,及时修改设计方案,并将发现的问题和修改意见反馈到试制单位,从而缩短了该产品的研制周期,降低了研制成本,提高了该产品的可靠性和市场竞争能力。     

国外顶部驱动钻井系统的最新进展

文章介绍了美国Ｖａｒｃｏ公司,Ｎａｔｉｏｎａｌ－Ｏｉｌｗｅｌｌ公司,Ｂｏｗｅｎ公司ＢＪ公司,加拿大Ｔｅｓｃｏ公司,ＣＡＮ－ＲＩＧ公司,挪威ＭＨ公司,法国Ａｃｂ公司顶部驱动近两年来的最新进展,以及各公司最新顶驱系列,指出最新进展的特点是开发了新产品,形成了顶部驱动系列,研究开发了ＡＣ变频电驱动顶驱,美国Ｖａｒｃｏ公司形成了ＡＣ变频电驱动顶部驱动系列,提出了发展我国啊驱动要形成系列和研制ＡＣ变频电驱动     

减少液压顶驱钻进过程辅助作业时间的措施

顶驱的出现导致了顶驱钻井法的诞生,进而逐步代替了传统转盘钻井法。通过顶驱钻井法和传统转盘钻井法的钻柱连接时间、起下钻时间、取放方钻杆操作时间、倒划眼操作时间等的比较,证明顶驱钻井法能节省钻井时间,并总结出减少液压顶驱钻进过程辅助作业时间的措施。     

钻机顶部驱动电动机的现状与展望

简述了国外钻机顶部驱动系统由直流顶驱逐步演变到变频顶驱的发展历史。结合现有电动顶驱的技术特点,对直流电动机、鼠笼式转子感应电动机、永磁无剧同步电动机和开关磁阻电动机等目前常用和正在开发的几种电动机性能做了分析对比。建议国内研究单位尽快开展开关磁阻电动机驱动方面的资料收集,为新一代顶驱的开发做一些前期工作。     

顶部驱动钻井系统及其新发展

进入９０年代，顶部驱动钻井在大多数海洋钻井和水平钻井作业中已成为主要的钻并方法。木文在概述顶部驱动装置发展史的基础上，着重介绍了顶部驱动钻井系统安装于现有常规钻机上所必须进行的改造及顶部驱动系统的新发展—侧部驱动系统。此外，文章对顶部驱动与转盘驱动系统及侧部驱动与常规顶部驱动系统进行了对比，指出了各系统的相对优缺点。最后提出了几点建议。     

基于顶部驱动的滑动钻井导向控制技术

将北京石油机械厂顶驱的主轴旋转定位技术与MWP随钻测量仪相结合,设计并实现了基于顶部驱动钻井和井下动力钻具组合的顶驱滑动钻井导向控制系统。该系统由顶部驱动钻井装置、人机交互界面、井下动力钻具以及MWD随钻测量工具等4部分组成,将顶驱和井下动力钻具相结合,实现对旋转钻柱包括转速、转向、角度在内的完全控制,并可根据井下实时反馈的井眼轨迹信息,实现滑动钻井之前工具面的设置以及滑动钻进过程中工具面的实时监控和动态调整。内蒙SNO116-19H定向井项目的实际应用结果表明,该技术能够显著提升定向井钻进作业的整体时效和井眼质量,同时也为导向钻井的闭环控制和自动化控制奠定了基础。