王祥军

摘要：随着科技的发展，社会的进步，新的技术也逐渐被开发和利用。在石油开采领域，传统的钻井装置难以满足当下的高效、经济和安全的要求，也逐渐被新的钻井装置所取代。顶部驱动钻井装置就是一种新的钻井装置，是集机械、电气、液压技术于一体的现代化高科技钻井装置，是当今石油钻井领域的前沿技术，与交直流变频电驱系统和井下钻头增压系统并称近代钻井装备的三大技术成果。顶部驱动钻井装置可适用于2000米到9000米深的钻井，其适用范围广。本文主要通过对顶部驱动钻井装置的技术应用探讨，以期对顶部驱动钻井装置提出合理优化的建议。

关键词：顶部驱动;技术;应用

引言：顶部驱动钻井装置可节约20%至30%的钻井时间，尤其是对于斜井和高难度定向井，其经济性更好。对于顶部驱动钻井装置的技术应用研究，提高顶部驱动钻井装置在复杂情况下的工作效率以及稳定性，保证钻井装置的安全性，增加其使用寿命，具有很现实的意义。

一、液压技术在顶部驱动钻井装置的应用

液压技术在顶驱装置应用广泛。

液压驱动是顶驱两大主要驱动方式之一（另一驱动方式为电驱动）。液压驱动可实现比电驱动更大的无级调速范围，其运行更加平稳，溢流阀的存在防止了过载，液体的可压缩性减少了冲击，可通过压力的调节实现更大的扭矩，操作方便，可满足不同转速的多种钻探工艺。而且，液压驱动顶驱系统比电驱顶驱系统体积小，质量轻、运输及安装比电驱更为方便，其制造和使用成本低。随着液压技术发展，尤其是高压液压技术和高效散热技术的发展，顶驱系统越来越多的应用液压技术已成为顶驱发展的一个趋势。

頂驱的辅助传动也采用液压系统。液压泵对液压油加压，使液压油产生压力，推动液压马达的转动，完成液体压力到机械能的转化。通过方向阀，可改变液压油的流动方向，进而改变液压马达的转动方向，通过溢流阀控制压力值，可改变液压马达的转速，通过截止阀可实现液压马达的停止运动。而过滤装置主要对液压油起过滤作用，增加了液压系统的使用寿命。

二、自动化控制技术在顶部驱动钻井装置的应用

自动化控制技术在顶驱装置中的应用可以分为对主电机控制，改变电机的转速和转动方向，调节钻进工艺及参数;对液压系统电磁阀的控制，改变液体压力和流动状态，从而改变液压驱动的转速、方向和扭矩等参数;对指示灯和报警装置等的控制。

顶驱装置在钻进过程中，通过传感器的感应变化，将实时数据反馈给PLC，通过PLC的数据处理，直接将处理命令发送到相应的执行单元，执行单元按照命令的要求，或是提醒人员工作，或是直接改变钻机的工作，从而改变钻进过程的某些参数，或者PLC将数据处理之后，发送到人工控制台，再由人分析确定后，通过控制台发出指令，指示相应的执行单元或者人员，完成相应的任务要求。例如：钻机在由坚硬岩层钻到软岩层时，一些变化被传感器感应到，传感器将数据反馈，PLC分析后认为应该提高转速，则发送指令，增加主电机的转速，提高钻进效率。

通过对不同的传感器反馈的数据进行综合的处理分析，集中显示分析结果，再由人员根据实时情况，在总控台发出指令，调节机器参数，这就形成了控制功能分散，显示及操作功能集中的集散式控制系统，它能综合协调各方设备工作，合理非分配资源，极大的提高了工作效率，降低了重复工作的可能。

三、通信网络在顶部驱动钻井装置的应用

随着信息技术的发展，通信技术越来越多的被用于顶部驱动钻井装置。其主要应用可以包括信息传输和信息处理。

光纤信息传输是以光导纤维介质进行数据、信号传输。其不仅可以传输数字信号和模拟信号，还可以实现视频传输的要求。其传输的数据量大，传输速度快，能实现大距离的稳定传输。光纤本身质量轻，体积小，安装较为方便。将光纤技术用于顶部驱动钻井装置，可实现快速而准确的信息传输，其视频通信也能满足对顶驱装置的直接观察，可以及时的了解顶驱装置的信息，零部件的疲劳和损伤情况，为更换和维修检测提供了方便。

无线信息传输可满足在复杂的地形条件下，对于有线传输难以实现的情况下，实现信息的实时传输。现代无线信息技术已经发展到5G时代，其信息传输量更大、传输速度更快。将之用于顶驱钻井装置中，可实现远程无线监控，并实时的对顶驱钻进参数调整，对顶驱临时出现问题的及时处理，对顶驱的运转维护，提高其使用寿命。

信息处理是运用计算机运行速度高，处理信息量大的特点，将各种数据通过计算机进行统计分析处理，将混乱而无序的数据变成有序的数据，找出其中的关键数据，指导钻井工作，从而实现快速而高效的油田开发。

将不同的数据站点和数据总站通过信息传输连接为一个整体，形成了信息网。通过信息网对钻进过程实现控制，形成过程控制网。信息网可以实时的观察各设备的运行数据，并将数据传输到总部，方便用户查看所有即时信息以及历史数据，包括报警、日志等，及时的通过数据分析，评估设备情况，进行参数调整，保证了顶驱设备安全而有效的进行钻井作业。

四、结语

顶部驱动钻井装置在现代石油钻井中发挥着巨大的作用。随着科技的发展，越来越多的新技术将被应用到顶驱装置中，增加顶驱装置在复杂工况下的适用性的同时，提高其使用寿命，今后的顶驱装置也将逐渐向智能控制方向发展，更即时的应对顶驱钻井出现的各种情况，从而使钻井作业更合理而高效的进行。

参考文献：

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