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

GB/T 31049-2022 是中国国家标准，全称为《石油天然气钻采设备 顶部驱动钻井装置》。这是一个关于石油和天然气钻采行业中的关键设备——顶部驱动钻井装置的规范。顶部驱动钻井装置是钻井作业中的重要组成部分，主要位于钻机的顶部，负责提供旋转动力以驱动钻头钻进地层。

这个标准详细规定了顶部驱动钻井装置的设计、制造、检验、测试、使用和维护的各个环节要求，包括但不限于装置的结构、材料、性能参数、安全控制、维护保养方法等。它旨在确保顶部驱动钻井装置的高效、安全和可靠运行，以提高钻井作业的生产效率，降低运营成本，保障作业人员和环境的安全。

遵循该标准，可以帮助制造商、用户和相关机构确保他们的顶部驱动钻井装置符合行业标准，满足石油和天然气钻采作业的高质量需求。

GB／T 31049-2022 石油天然气钻采设备 顶部驱动钻井装置.pdf部分内容预览：

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。

DB 61 T 5033-2022居住建筑节能设计标准.pdf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，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，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。

道路两侧 660 盏太阳能 LED 路灯及相关配套设施安装施工组织设计.doc5.2.3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。

6.1.1顶驱零部件的设计应达到预期的目的，应操作简便、安全可靠。

6.1.1顶驱零部件的设计应达到预期的目的，应操作简便、安全可靠。 5.1.2常规产品设计使用环境最低温度应为一20℃。 5.1.3特殊环境用顶驱的材料应满足所处环境下的性能要求、液压和电气系统应在所处环境下可靠工 作。如钻井设计地层中含有硫化氢，顶驱钻井液循环通道零部件应选用抗硫化氢腐蚀配置。海洋环境 用顶驱应满足耐腐蚀、防盐雾、隔爆阻燃的要求。 5.1.4应设计顶驱易坠落零部件的防护措施

中4.3.5的规定采用极限强度（塑性）分析，也可采用有限元法，或采用和有限元相结合的分析方法。 6.2.1.2 ：对于所有影响设计的力的每个横截面，应采用力的作用位置与方向的最不利的组合方式。

式中： Rmax 最大许用应力，单位为兆帕（MPa）； Rel 最小屈服强度，单位为兆帕（MPa)； 刀 设计安全系数（应符合6.2.3的规定）。

GBT 3246.1-2012标准下载主承载件设计安全系数应符合表2中的规定

如果需要使用提环与大钩连接时，提环与大钩的连接尺寸应符合表3和图5的规定。对于与游 老连接的提环，提环与游车的连接尺寸应符合表4和图6的规定

表3提环与大钩的连接尺寸