国内外生产顶驱的厂商较多,每个品牌的顶驱结构、特点和参数不尽相同,其产品的类型和重点产品差异较大,小编将扼要介绍其它几家公司,主要是石油装备生产大国美国、挪威、加拿大的几家公司和产品。
美国 Varco公司的研制历程
Varco在1996年研制出 500 t的TDS-11SA型及轻便的250 t的TDS-10SA型顶部驱动钻井装置。其中尤以TDS-10SA型引人注目,它具有低购置成本、轻便、高可靠性及低维护费等优越性,其紧凑尺寸使它可用于小型修井机和轻便钻机上。TDS-11SA型顶部驱动钻井装置是为快速轻便而设计的,结构非常紧凑,采用斜齿轮传动,降低了噪音,并可获得225 r/min的最高工作转速。
NOV顶驱特点是集成度高,主要体现在辅助液压系统安装在本体上,减少地面通向顶驱的游动管线,较少游动管线故障。其不足为本体液压站功率较小,无卸扣增扭器。装配和维修空间有限,难度较大。
近几年,NOV也设计生产了液压顶驱,主要产品有TDH-150、TDH-250。结构类似于其电动顶驱,不同之处是采用柴油机液压动力站作为动力源,液压马达齿轮传动驱动主轴旋转。其TDH-150顶驱无旋转头,使用于车载钻机等的小井架钻机。
顶驱型号 | TDS-10 | TDS-11 | TDH-150 | TDH-250 | ||
API提升载荷(KN) | 2500 | 5000 | 1500 | 2500 | ||
电动机型式 | RelinceElectricAC电动机 | RelinceElectric双AC电动机 | 2×液压马达 | 3×液压马达 | ||
减速器齿轮比 | 13.1 | 10.5 | 14.59 | 18.7 | ||
连续工作扭矩kN·m | 标准 | 高速 | 标准 | 高速 | 20.3 | 31.2 |
27.6 | 10.2 | 54.8 | 50.3 | |||
间隙工作扭矩kN·m | 50.3 | 18.4 | 63.5 | 75.9 | 47 | 54 |
最高转速r/min | 182 | 500 | 228 | 228 | 200 | 225 |
上卸扣装置及扭矩kN·m | PH-50 | PH-50/PH75 | N/A | N/A | ||
69.0 | 69.0 | 47 | 54 | |||
适用钻杆尺寸mm | 73~127 | 89~127 | 73~114 | 73~140 | ||
系统重量 | 8.2t | 12.3t | 4.5t | 6t |
加拿大Tesco公司顶部驱动钻井系统原来只生产150 HMI型、500HS型、500HC型等液压驱动顶部驱动钻井装置。由于电驱动顶部驱动钻井装置具有更好的钻井性能和适应性,开始生产AC变频电驱动顶部驱动钻井装置。目前,Tesco公司生产的液压驱动和电驱动顶部驱动钻井装置已经基本上形成了150HMI、250HMI、500HC/HCI型、650HC/HCI型、500ECI型和650ECI型等多种规格系列。
加拿大Tesco公司生产的ECI型AC变频电驱动顶部驱动钻井装置,采用美国Kaman公司PA44型永磁同步电动机。该电动机具有单位功率质量轻的优点,转子用钛合金制造,壳体用铝合金制造,总体质量较轻。
加拿大Tesco公司顶驱系列主要参数
型号 | 250HXI | 500HC/HCI | 650HC/HCI | 500ECI | 500ECI |
额定载荷 kN | 2500 | 5000 | 6500 | 5000 | 500 |
最大扭矩 kNm | 28.98 | 74.52 | 59.34 | 195 | 59.34 |
最高转速r/min | 220 | 205 | 205 | 195 | 195 |
长度 m | 3.809 | 5.981 | 6.676 | 5.981 | 6.676 |
宽度,m | 0.838 | 1.066 | 10244 | 1.37 | 1.42 |
质量,t | 3.174 | 7.256 | 8.163 | 7.256 | 8.163 |
功率,kw | 500 | 551~808 | 551~808 | 2╳667.1 | 2╳667.1 |
动力机 | 液压马达 | 液压马达 | 液压马达 | 2╳PA44型永磁同步电动机 | GE变频电动机 |
Tesco顶驱拥有两项世界专利:扭矩导轨系统和水平位移机构。扭矩导轨没有采用滚动性部件,而是用高分子量聚氨脂作扭矩衬套。这种方式的好处是无需保养,无需上润滑脂。Tesco将辅助液压系统放置在地面,NOV顶驱将整个辅助液压系统甚至包括油箱以及所有的管线均放置在顶驱壳体内部,这种布局有两缺点:
顶驱工作时顶驱内部工作条件恶劣,在跳钻、震击时表现的更加突出,这种环境会对液压系统的管线、接头和阀件造成威胁,更是生产的故障隐患。相比之下,Tesco的液压系统的布局更加合理安全,并可以在不中止顶驱运转的情况下进行维护维修。
TESCO公司现在已经被NORBOS收购,其产品并入到CANRIG品牌之下。
3 Canrig 顶驱
加拿大Canrig公司是既生产AC-SCR-DC电驱动顶部驱动钻井装置,如6027E、8035E、1050E、1165E;又生产AC变频电驱动顶部驱动钻井装置的公司。
Canrig公司于1998年研究开发了第一台额定载荷为6500kN的AC变频电驱动顶部驱动钻井装置。此外,还研究开发了小型石油钻机用额定载荷为1500kN、2750kN的AC变频电驱动顶部驱动钻井装置,以及大型石油钻机用的额定载荷为5000kN、7500kN的AC变频电驱动顶部驱动钻井装置,基本上形成了1500kN、2750kN、5000kN、6500kN、7500kN等5种规格AC变频电驱动顶部驱动钻井装置系列。其中额定 6500kN AC变频电驱动顶部驱动钻井装置,采用美国GEB20 AC电动机,配套Vnico公司变速、矢通量传动装置,在钻井时可输出平衡的扭矩,而且在单速传动顶部驱动中,可获得宽广的调速范围,并给出最好的钻井性能和钻井特性曲线。
近期Canrig公司已被Nabors公司收购,其顶驱业务和Tesco合并成型的Canrig顶驱,在未来顶驱设计会集两种顶驱之所长。
Canrig顶驱的特点为单电机驱动,其采用GEB20系列电机,相比其他品牌电机,在强震工作环境下可靠性更高,输出扭矩更大,同时设置增扭器,在卸扣时提供更大的卸扣扭矩,在电机异常是可缓慢钻井。和同类型顶驱相比,Canrig顶驱提供更加强劲的动力和可靠性,缺点是体积和质量较大,对钻机提上系统增加很大负担。
MH公司和Wirth公司合并成立HM Wirth,生产多种顶驱包括液压顶驱、电动顶驱、海洋用顶驱DDM、陆地用便携顶驱PTD,产品涵盖范围较大。其高端顶驱均采用水冷方式,噪音和降温效果突出。其低端产品同样采用风冷。
MH Wirth顶驱特点为加工制造精细,运行平稳可靠,噪音较低,缺点为成本较高,使用培训及保养费用较高,多用于海洋钻机。我国早期陆地引进过此类顶驱,现在市场较小。
MDDM 1000是专门为海洋钻机研发的大载荷顶驱,是继NOV推出1000T以上顶驱之后与之抗衡的产品,和NOV高端顶驱相同,采用水冷方式,在水冷顶驱设计上,Wirth公司有较好的经验和产品。
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