DQ40頂驅在水平井中的應用

董 巖

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術研究院，黑龍江大慶163413）

1 DQ40頂驅的簡要結構與技術特點

1.1 DQ40頂驅的簡要結構

頂驅由主機和電控系統兩大部分組成。主機包括：調速系統、管子處理系統、液壓系統、配套部件；電控系統包括：電控房、司鉆臺、中轉箱、電纜和連接器。其簡要結構如圖1所示。

1.2 DQ40頂驅的技術特點

1.2.1 安裝快捷

傳統頂驅采用分段式導軌結構，安裝時需要一段一段提起，通過銷子人工進行連接，這種連接方式在惡劣工況下難以施工。

采用一體式折疊型導軌，安裝時只需將導軌提起，導軌受重力在鋼絲繩的作用下自動完成安裝，省時省力。

1.2.2 尺寸小重量輕

齒輪箱作為整個頂驅幾何位置的中心，它決定整個頂驅的徑向尺寸。在保證強度的前提下，材料選用上一級材料，使它的大小縮小到80%左右，既減重又增大了井架與頂驅之間的間隙。

軸向方面，頂驅裝置中的防噴器采用一體式，省去了自動式與手動式連接處的防松裝置，從而在長度上減小了1/10。從而確保頂驅可使用常規水龍頭吊環。

2 現場應用方案

2.1 應用井概況

源X井、源Y井、樹X井進行了現場應用(表1)，以樹X井為例，樹X井是位于松遼盆地中央坳陷區三肇凹陷郝家粉房構造開發水平井。泉二段及其以下地層多為砂礫巖、火山巖及變質巖等致密性巖石，可鉆性差。嫩五段至嫩三段地層，硬夾層較多；嫩一段，姚二、三段地層泥巖中夾薄層砂巖或油頁巖，易斜。扶楊油層受注水井影響，地層壓力較高，易噴。為減少井下復雜情況發生率，決定使用DQ40頂驅。

該井總進尺2847m，井斜88.61°，方位167.3°，共9趟鉆，平均機械鉆速12.25m/h，應用頂驅累計運轉880h無故障，無維修等停時間。未發生任何井下復雜情況。提高鉆完井工作效率約30%。

2.2 正常鉆進及造斜應用情況

該井于2017年7月12日0：00正式開始一開鉆進，2017年8月9日16：00三開鉆進結束。全程使用DQ40頂驅，純鉆進累計使用343h,上扣扭矩達到25kN·m，卸扣扭矩45kN·m，最大循環壓力35MPa，對比鄰井資料，提速60%。

該井1333m開始造斜，造斜段使用DQ40頂驅的“點動控制”功能，司鉆單獨定向控制工具面角，實現了定向井工具面角度的自動、精確定位，取代了使用液壓大鉗擺工具面的粗糙定位方式，提高造斜精度與效率。

表1 DQ40頂驅水平井應用統計

圖1 DQ40頂驅結構

2.3 下套管應用情況

該井于2017年8月15～18日下套管，共下入套管351根，工作人數由4人減少到2人，機械臂前傾角30°，后傾角50°，滿足井隊下套管需求。

2.4 總體效果

DQ40頂驅在樹X井全井應用62d，累計運行880h，實現了司鉆集中控制、卸扣、防噴、抓送鉆具、主軸角度調整等操作，倒劃眼提高了鉆機處理復雜的能力，起下鉆下套管作業由4人減少為2人。總共減少了60%鉆進時間，提高鉆完井工作效率約30%。

3 結論和建議

（1）頂驅主機、導軌、電纜安裝便捷，與鉆機匹配良好。使用1d的時間完成頂驅安裝與聯調。系統布置規范，實現電控房自動運轉和司鉆的集成控制，主動力系統實現無極調速，滿足鉆井復雜工藝要求。

（2）進行頂驅下套管作業，順利下入套管2777m。頂驅懸掛滑輪下入測井工具，完成表層套管測井。

（3）頂驅點動控制功能提高定向鉆進效率。觸摸點動控制按鈕實現2r/m in低速轉動微調，松手后自動剎車。

（4）DQ40型頂驅先后完成了一開、二開、三開、下套管等一系列鉆井作業。頂驅的提升系統、齒輪箱調速系統、電控系統、司鉆控制系統、防噴防濺系統、背鉗上卸扣系統、遙控機械臂、錄井數據采集系統等均工作正常，確保了井隊的順利施工，設備長時間工作的可靠性得到鉆井隊、鉆井監督的認可。

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[3]邱亞玲.頂驅動力水龍頭有限元分析與結構優化[J].機械設計與制造,2010,8（8）：35-36.