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第三章顶驱及其控制系统

顶驱钻井系统是一套安装于井架内部空间、由游车悬持的顶部驱动钻井装置。常规水龙

头与钻井马达相结合，并配备一种结构新颖的钻杆上卸扣装置，从井架空间上部直接旋转钻

柱，并沿井架内专用导轨向下送进，可完成旋转钻进、倒划眼、循环钻井液、接单根、下套

管和上卸管柱丝扣等各种钻井操作。

顶驱钻井系统是80年代以来钻井设备发展的四大新技术（顶驱、盘式刹车、液压钻井

泵和AC变频驱动）之一。钻井实践表明，顶驱钻井系统突出的优点是：可节省钻井时间

20%--25%，可大大减少卡钻事故，可控制井涌，避免井喷，用于深井、超深井、斜井及各

种高难度的定向井，其综合经济效益尤为显著。

顶驱钻井系统驱动型式有液马达驱动和电动机驱动两种。过去电动机驱动广泛采用的是

AC-SCR-DC驱动，如今随着科学技术的发展，已将交流变频电驱动引入了顶驱钻井系统，

将AC-SCR-DC驱动型式的可控硅整流控制系统SCR和DC电动机，改成GTO变频调速系

统和AC电动机，研制成功了AC变频顶驱系统。新型的AC变频顶驱系统，在钻井性能、

钻井扭矩与速度的精确调节、钻井经济性与安全性等方面都优于AC-SCR-DC顶驱钻井系

统，开创了顶驱钻井系统发展的新阶段。

经过20多年的发展，具有独特优点的顶驱钻井系统，在全世界油气勘探开发领域中发

展迅速，不仅遍及海洋钻机，而且在陆地深井、超深井、丛式井及各种定向钻井中也获得了

广泛应用。

3.1顶驱系统

3.1.1顶驱钻井系统的特点

（1）直接采用立根钻进，节省2/3钻柱连接时间。

（2）起下钻时，顶驱钻井系统可在任意高度立即循环钻井液，实施倒划眼起钻和划眼下

钻，大大减少了卡钻事故。

（3）系统具有遥控内部防喷器（IBOP），钻进或起钻中如有井涌现象，可即时实施井控，

大大提高了在复杂地层、钻井事故地区钻井的安全性。

（4）顶驱钻井系统以立根钻水平井、丛式井、斜井时，不仅减少了钻柱连接时间，还减

少了测量次数，容易控制井底马达的造斜方位，节省了定向钻井时间，提高了钻井效率。

（5）顶驱钻井系统配备了钻杆上卸扣装置，实现了钻杆上卸扣操作机械化，快速便捷、

安全可靠。不用转盘、方钻杆，避免了接单根钻进的频繁常规操作，不仅节省了时间，且大

大减轻了钻井工人的体力劳动强度，降低发生人身事故的机率。

（6）系统以立根进行取芯钻进，改善了取芯条件，并提高了岩芯质量。

3.1.2顶驱钻井系统的主要技术参数

1．基本参数（以DQ70BSC为例）

名义钻井深度7000m（41/〞钻杆）

2

最大载荷4500kN

水道ID76.2mm（3）

额定循环压力35MPa（5000psi）

系统重量12t（主体，不含单导轨和运移托架）

工作高度6.1m（提环面到吊卡上平面）

电源电压600V/3AC

额定功率400hp×2

环境温度－35℃～50℃