頂部驅(qū)動技術(shù)在現(xiàn)代鉆井中的應用

顧海寧

（盤錦遼河油田天意石油裝備有限公司，遼寧 盤錦 124010）

頂部驅(qū)動技術(shù)是二十世紀八十年代研制出的新型的鉆井技術(shù)，這項技術(shù)的成功研制極大程度的在鉆井作業(yè)中提高了效率以及速度，并且在深井以及復雜井中的應用效果尤其顯著。并且能夠及時的對作業(yè)中的事故進行控制，最大程度的避免事故發(fā)生。不但在勞動的強度上減輕了工人的負擔，同時也保證了工人在井口作業(yè)的工作環(huán)境的安全，這種頂部驅(qū)動的新型鉆井技術(shù)開始得到了石油界的廣泛認可，逐漸的為鉆井工作所接受和應用，并隨著應用程度的加深以及應用范圍的擴張頂部驅(qū)動的技術(shù)也開始完善和發(fā)展，逐漸的成為了在石油鉆井設備中先進設備的代表。

頂部驅(qū)動技術(shù)以及應用頂部驅(qū)動技術(shù)的設備不斷的進行著更新和換代，2000年五月底，中國就已經(jīng)擁有了合計一百多臺具有頂部驅(qū)動的鉆井系統(tǒng)，這其中包括了VARCO的頂驅(qū)設備65臺、CANRIG的頂驅(qū)設備15臺，TESCO的頂驅(qū)設備16臺，NATIONAL的頂驅(qū)設備6臺，以及其他的一些頂驅(qū)設備。國內(nèi)在頂驅(qū)行業(yè)具有著代表地位并且擁有的技術(shù)也處于行業(yè)領先地位之一的天意頂驅(qū)，已經(jīng)被廣大的企業(yè)認可，廣泛的應用于各個油田。能及時避免和控制事故的發(fā)生，提高了井口工人的安全，減輕了工人的勞動強度，已被國內(nèi)外石油界專家廣泛認可和接受，已成為石油鉆井先進裝備的代表。頂驅(qū)在不斷更新?lián)Q代（VARCO TDS，CANRIG1050E），截止兩千年五月底，在中國已經(jīng)有23個油田和科研部門擁有100臺以上頂部驅(qū)動鉆井系統(tǒng)。廣泛被各大油田企業(yè)所應用。

石油行業(yè)作為整個世界的支柱產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展影響著整個世界的發(fā)展趨勢，這也是由于石油作為了整個世界最重要的能源產(chǎn)物造成的，整個世界的石油開采的行業(yè)中，對于裝備的要求極其嚴格。石油的鉆井工作作為整個石油業(yè)的生產(chǎn)起到了決定性的作用，并且由于鉆井工作的特殊性，導致了作業(yè)時會遇到各種復雜的情況，并且由于自動化的生產(chǎn)水平的需要，各行各業(yè)都在進行自動化的生產(chǎn)改造，石油的鉆井工作也不例外，而頂部驅(qū)動恰恰就可以對此類問題以及需求進行滿足。現(xiàn)代鉆井設備是否精良，是否具有高配置以及自動化的程度都需要由是否具有頂部驅(qū)動以及技術(shù)應用程度來衡量。縱觀世界石油行業(yè)裝備的發(fā)展趨勢，為適應各種復雜情況和鉆井實現(xiàn)自動化的需求，頂部驅(qū)動鉆井系統(tǒng)的利用勢在必行。它已成為當今鉆井裝備精良與否、配置水平高低、自動化程度如何的標志，是開拓國內(nèi)外鉆井市場的必備條件。

1 頂部驅(qū)動裝置的概述

頂部驅(qū)動并非是由一個組織或者是一個國建研發(fā)成功的技術(shù)。頂部驅(qū)動其實就是一種應用于石油鉆井設備的一種驅(qū)動裝置，這種驅(qū)動裝置實際上是法國、美國和挪威研發(fā)了將近二十年才相繼的成功研制出的，這種頂部驅(qū)動的鉆井系統(tǒng)逐漸為石油業(yè)接受和推廣，成為了鉆井設備的主流驅(qū)動裝置。

在頂部驅(qū)動的鉆井方式研制成功之前，近百年來人類在石油開采中往往都是選用的轉(zhuǎn)盤式的鉆井方式。而上世紀頂部驅(qū)動裝置的出現(xiàn)則是對這種轉(zhuǎn)盤式的鉆井方式的延續(xù)，其成功研制以及應用和推廣成為了石油界歷史上的最大貢獻。雖說頂驅(qū)裝置在鉆井工作中的優(yōu)點和優(yōu)勢都很突出，但是事物的存在都是有利有弊的，頂部驅(qū)動技術(shù)也不例外。直到目前這項技術(shù)還存在著兩個未能有效解決的矛盾點。第一，不能夠及時的根據(jù)具體的實際情況進行調(diào)整。由于頂部驅(qū)動技術(shù)是一種自動化的鉆井技術(shù)，下鉆后無法實現(xiàn)實時的循環(huán)以及旋轉(zhuǎn)上的功能轉(zhuǎn)換，當鉆井的作業(yè)區(qū)域地層復雜時，或者遇到一些沉淀的巖屑時，就會出現(xiàn)卡鉆的現(xiàn)象。卡鉆現(xiàn)象在使用頂部驅(qū)動進行作業(yè)的設備中經(jīng)常會用到，這樣的技術(shù)難題一直以來困擾在我國的鉆井工程中。在我國，每年都會因為卡鉆而使得千臺鉆進造成損失。而損失的量則可以用數(shù)以萬計計算。這種由于技術(shù)缺陷造成的損失亟待解決。第二，結(jié)構(gòu)缺陷而造成的人力物力的浪費。常規(guī)的鉆機在鉆探時的原理是鉆井用的方鉆桿通過上部轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動從而將方鉆桿送入需要鉆井的部位，但是由于方鉆桿的長度有限因此需要對其進行續(xù)接，而由于設備的特點，這種續(xù)接雖然可以增加鉆探的深度，但是由于每次只能接一根，因此在效率上就會大打折扣，與此同時也會造成資源浪費以及增加工人的勞動強度。卡鉆成了長期困擾鉆井工程技術(shù)的問題，我國近千臺鉆機，每年因卡鉆造成的損失數(shù)以萬計。第三，由于常規(guī)鉆機在鉆進中依靠轉(zhuǎn)盤帶動方鉆桿旋轉(zhuǎn)送進，方鉆桿的長度限制了鉆進深度，故每次只能接單根，因而費工費時效率低，勞動強度大。

而所謂的頂部驅(qū)動，則是把鉆井動力部分由下邊的轉(zhuǎn)盤移動到鉆機上部的水龍頭處。它可從井架空間上部直接旋轉(zhuǎn)鉆柱，驅(qū)動鉆具旋轉(zhuǎn)，并沿著井架內(nèi)專用的導軌向下送進，完成鉆柱旋轉(zhuǎn)鉆進，循環(huán)鉆井液，接立根，上卸扣和倒劃眼等多種鉆井工藝操作。由于取消了方鉆桿，無論是在鉆進過程中，還是在起下鉆過程中，鉆柱可以保持鉆井液循環(huán)。因而，由于各種原因引起的遇卡遇阻事故可以得到及時有效的控制和處理。同時，可以進行立根鉆進，大大提高了純鉆進時間，鉆井實驗表明：這種系統(tǒng)可節(jié)省鉆井時間20%-25%。

總之，頂部驅(qū)動鉆井系統(tǒng)是當今石油鉆井自動化中的前沿技術(shù)與裝備，用于鉆斜井、鉆高難度的定向井時效果尤為顯著。

2 頂驅(qū)優(yōu)越性

在當今競爭的市場中，不論是打水平井，還是垂直井，提高生產(chǎn)率、降低每口井的鉆井成本、獲得經(jīng)濟效益是一個先決條件。而頂驅(qū)之所以能被整個鉆井界所認可和接受，正是由于它具備了這些條件。與常規(guī)鉆機相比具有除了上述的不用方鉆桿擁有的優(yōu)點之外，還具有一些特定的優(yōu)點。可以再對單根進行續(xù)接時，對續(xù)接的時間進行有效的減少。因為方鉆桿獨有的特點造成其裝卸都需要更多地時間，因此不用方鉆桿會對時間進行有效的減少。其次，倒劃眼結(jié)構(gòu)在對卡鉆現(xiàn)象的防止作用尤為突出。可以對定向的鉆井時間進行有效地降低；并且頂部驅(qū)動在安全的保證上尤其突出；可以良好的控制上卸扣的扭矩；對井控進行安全性保護。另外，頂部驅(qū)動不但在功能上可以很好的滿足鉆井工作的順利進行，同時由于系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定以及結(jié)構(gòu)簡單使得在維修和使用上可以快捷靈活，并且這種結(jié)構(gòu)的驅(qū)動系統(tǒng)更加有利于對泥漿的節(jié)省。

結(jié)語

頂部驅(qū)動技術(shù)是上世紀八十年代研制出的新型的鉆井技術(shù)，這項技術(shù)的成功研制極大程度的在鉆井作業(yè)中提高了效率以及速度，并且在深井以及復雜井中的應用效果尤其顯著。但是其還是具有著不可避免的缺陷，還需要進一步的對此類技術(shù)進行發(fā)展和完善。

[1]劉泓波，王巧然.我國新型石油鉆機多樣化[N].中國石油報，2007.

[2]李云峰.中國石油鉆井現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[N].西部時報，2008.