标准规范下载简介

GB／T 31049-2022 石油天然气钻采设备 顶部驱动钻井装置.pdf

国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会

8.1通则. 23 8.2静载荷拉伸试验· 23 8.3零部件功能性试验· 检验规则 9.1检验分类 9.2判定规则 27 10.1通用要求.....· 10.2需要由制造商保存的文件 10.3产品出厂随行文件 标志、包装、运输与贮存· 29 11.1产品标志.....…. 11.2包装、运输与贮存

本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 本文件代替GB/T31049一2014《石油钻机顶部驱动钻井装置》，与GB/T31049—2014相比，除结 同整和编辑性改动外，主要技术变化如下： a）增加了顶驱型号表示方法（见4.3）； b）增加了1500m、8000m、15000m系列顶驱的产品主要参数、提环与大钩的连接尺寸、提环 与游车的连接尺寸、主轴、内防喷器、保护接头尺寸和连接螺纹、旋转头吊耳尺寸、内防喷器规 格参数、背钳夹持范围（见表1、表3、表4、表5、表6、表7和表8）； c）增加了直驱顶驱动力水龙头结构示例（见图3）； d） 增加了刹车装置的功能要求（见5.1.1.4)； e） 增加了承载箱的功能要求和设计要求（见5.1.1.7、6.4.3)； f 11 增加了专用部件功能（见5.2）； g）增加了常规顶驱设计使用环境最低温度要求（见6.1.2)，增加了易坠落零部件防护措施要求 （见6.1.4）； h）增加了减速箱润滑系统的设计要求（见6.4.2.3）； iD 15 更改了旋转头设计要求（见6.5.1，2014年版的6.5.1)； j) 1M1 增加了液压油温升设计要求（见6.8.2)； k）增加了执行元件要求（见6.8.5）； 1D 1司 更改了区域划分的规范性引用文件（见6.9.1，2014年版的6.9.1)，增加了海洋顶驱电控房规定 （见6.9.1）； m）增加了顶驱下套管装置设计要求、试验要求和检验项目（见6.12、8.3.7、表10)； n）增加了软扭矩系统的设计要求、试验要求和检验项目（见6.13、8.3.8、表10)； 0）增加了扭摆减阻系统的设计要求、试验要求和检验项目（见6.14、8.3.9、表10)； P） 更改了刹车试验方法（见8.3.2，2014年版的8.3.2）、主通道密封试验中型式试验压力数值（见 8.3.4.1，2014年版的8.3.4.1），更改了主通道密封试验出厂试验压力（见8.3.4.2，2014年版的 8.3.4.2)； q）更改了液压系统试验方法（见8.3.5，2014年版的8.3.5）。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会（SAC/TC96）提出并归口。 本文件起草单位：北京石油机械有限公司、中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院、宝鸡石 械有限责任公司、中国石油集团长城钻探工程有限公司、中国石油集团西部钻探工程有限公司、 石油集团川庆钻探工程有限公司、中石化中原石油工程有限公司、中海油研究总院有限责任公司 二机石油装备集团股份有限公司。 本文件主要起章人：李显义、谢宏峰、王博、陈俊峰、张国由、聂红芳、高明、黄建国、王军平、徐家雄 巧、马瑞、习伟东、米凯夫、沈泽俊、何莎莎、杨向前、齐建雄、涂学洋、张尧。 本文件于2014年首次发布：本次为第一次修订

天然气钻采设备顶部驱动钻井

YT外墙外保温施工方案本文件规定了石油天然气钻采设备顶部驱动钻并装置（以下简称“顶驱")及其配套装置的分类及规 格、功能、设计、制造、试验、检验、存储和运输的要求 本文件适用于石油天然气钻采设备顶驱及其配套装置的分类及规格、功能、设计、制造、试验、检验 存储和运输

下列术语和定义适用于本文件。

下列术语和定义适用于本文件

4.1.1按驱动主轴旋转的动力源形式，可分为电驱动顶驱和液压驱动顶驱，其中电驱动顶驱又可分为 直流电驱动顶驱和交流电驱动顶驱。 4.1.2按主动力的传递方式，可分为减速驱动顶驱和直驱顶驱。

顶驱的规格按名义钻深和额定载荷来划分，主要参数应符合表1的规定。如需特殊参数，可与用户 协商。

表1 产品规格及主要参数（续）

名义钻深是在顶驱使用114mm（41/2in）钻杆情况下的钻井深度。 连续钻井扭矩是在额定转速下的连续最大扭矩。

示例1：名义钻深范围为4000m、交流变频驱动表示为DQ40B

5.1.1.1结构组成

动力水龙头主要包括提环、动力机（电动机或液压马达）、鹅颈管、冲管总成、减速箱（或承载箱）、提 环销和主轴等零部件，减速驱动顶驱动力水龙头见图2，直驱顶驱动力水龙头见图3。

减速驱动顶驱动力水龙

提环连接顶驱与钻机提升系统的大钩或游车，承受顶驱和管柱的总载荷。

图 直驱顶驱动力水龙头结构示例

5.1.1.3.1动力机具有为旋转钻柱提供动力的功能，可使用电动机或液压马达。 5.1.1.3.2直驱顶驱的动力机驱动轴应为中空，以便钻井液穿过。 5.1.1.3.3动力机可置于承载箱的上部（见图3）或下部

5.1.1.4.1刹车装置起制动主轴旋转的作用，能承受反扭矩，刹车装置可采用两种工作形式

.1.1.4.1 利车装直地制动主轴旋转的作用，能承受反扭矩，利车装置可未用两种上作形式。 盘刹制动是一种机械制动方法，装在电机主轴的轴伸端，由刹车钳对刹车盘施以夹紧力，实现 刹车，制动能量与施加的压力成正比。 一能耗制动是一种电气制动方法，通过电磁作用，产生阻碍转子转动的制动力矩，达到制动目的， 5.1.1.4.2顶驱宜采用能耗制动降低转速，待降至较低转速后通过盘刹制动。盘刹也可用于紧急制 动，防止突然失电时钻具倒扣

1.1.5鹅颈管和冲管总成

减速箱将动力机的动力传递给主轴，带动钻柱旋转，兼有承受载荷和传递钻并动力的功能。减速箱 主轴的下部与内防喷器、钻柱相连接，上部与冲管总成、鹅颈管相连接，形成钻井液循环通道。

直驱顶驱由动力机直接驱动主轴旋转，承载箱应承受载荷。承载箱主轴的下部与内防喷器、钻柱相 连接，上部与冲管总成、鹅颈管相连接·形成钻井液循环通道

5.1.2管子处理装置

5.1.2.1结构组成

管子处理装置包括旋转头、吊环倾斜机构、内防喷器、防松装置、背钳和保护接头等，管子处理装置 结构示例见图4

旋转头两侧应有吊耳用于连接吊环及吊卡，能使吊环、吊卡绕主轴正反360°自由旋转（或只旋转 的角度），配合吊环倾斜机构去小鼠洞抓取单根或对准二层台的立柱，或将吊环及吊卡转至某 ，不影响顶驱本体钻进

5.1.2.4内防喷器

内防喷器连接主轴与保护接头，可以通过关闭内防喷器阻断钻柱内部通道。

5.1.2.5防松装置

主轴、内防喷器、保护接头之间应安装防松装置，保证螺纹连接不会因为钻进、旋紧或松开钻柱接头 的操作而更加旋紧或松开

背钳能夹持钻柱接头完成钻柱旋紧或松开作业，也能夹持内防喷器和保护接头完成拆装作业。 钳应具有适宜的夹持范围，适应不同规格的钻柱

5.1.2.7保护接头

保护接头安装在内防喷器下部·保护内防喷器的连接螺纹

5.1.4.1导轨与滑车的作用是使顶驱沿钻机井架上下移动，在钻并作业中保持在相对于井架的正确位 置，并承受反扭矩。 5.1.4.2顶驱导轨通常可分为单导轨和双导轨两种结构。 5.1.4.3双导轨与井架在整个高度上刚性连接，钻井时向井架传递扭矩。 5.1.4.4单导轨上部与天车采用铰接连接，底部通过反扭矩装置固定在井架的反扭矩横梁上GB50270-2010标准下载，钻井时将 扭矩传递到井架下端

5.1.5.1液压传动和控制系统按功能，可分为主液压传动和控制系统、辅助液压传动和控制系统。 5.1.5.2顶驱本体质量的平衡、旋紧或松开钻柱螺纹时背钳的夹紧与松开、吊环的前倾与后倾、旋转头 回转与锁紧、内防喷器的打开与关闭、主动力机的制动与松开等功能均由辅助液压传动和控制系统 实现。 5.1.5.3对于液压驱动的顶驱，除上述功能要求以外，由主液压传动和控制系统提供主动力。

5.1.6.1电气传动与控制具有对顶驱的运行情况进行控制和实时监测的功能。 5.1.6.2对于电驱动顶驱，电气传动与控制的核心部分分为驱动和控制两部分，驱动部分包括驱动装 置、动力机及连接附件，控制部分包括配电系统、可编程逻辑控制器（PLC）控制系统及连接附件

5.1.6.1电气传动与控制具有对顶驱的运行情况进行控制和实时监测的功能。

钻井工况的控制。必要时，可以在二层台上配置辅助操作台，用于在二层台操作旋转头和吊环倾斜 机构

顶驱下套管装置是基于顶驱进行下套管作业的一种工具，可在下套管的同时实现管柱的旋转、钻并 液的循环。如果配置顶驱下套管装置，设计应符合6.12的规定，试验应符合8.3.7的规定，功能应满足 以下要求： 通过顶驱的提升和下放实现套管柱的提升和下放动作； 一 通过顶驱的主轴旋转带动顶驱下套管装置的卡瓦夹持总成实现套管螺纹的连接和松开； 一顶驱下套管装置的密封导向总成具备密封套管的能力，满足钻井液灌注及循环作业要求； 设定、记录和归档下套管作业数据（扭矩、转速等），具备追溯性

软扭矩系统应通过附加安装(或嵌入)在顶驱控制系统中的软、硬件，对顶驱输出转速、扭矩自动动 态调节，抑制粘滑振动。如果配置软扭矩系统某大桥系梁承台施工组织设计，设计应符合6.13的规定，试验应符合8.3.8的规定，功能 应满足以下要求： 启动、运行及停止过程中，顶驱无异常响声或振动； 记录运行时的状态和参数。

5.2.3扭摆减阻系统

扭摆减阻系统应通过附加安装（或嵌入)在顶驱控制系统中的软、硬件，在滑动定向过程中控制顶驱 以给定的速度，在限定的扭矩或角度范围内来回摆动钻柱，减小井下摩阻。如果配置扭摆减阻系统，设 计应符合6.14的规定，试验应符合8.3.9的规定，功能应满足以下要求： 启动、运行及停止过程中，顶驱无异常响声或振动； 具有控制顶驱连续完成正向或反向旋转循环的功能。旋转循环的转速、角度、扭矩、相对零点 保持时间、循环次数实时可调； 记录运行时的状态和参数。