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顶部驱动钻井系统的经济技术评价

第一节一般经济技术评价

随着第一台顶部驱动钻井装置在1982年2月问世以来，许多装卸钻杆的操作装置也相应的被改进或淘汰，它已取代了传统的方钻杆转盘系统，由此产生的经济效益评价，也是钻井行业关注的重要问题。

纵观油田钻井历史，显而易见的是所用的一些钻井工具自发明80～100年以来没有发生很大改变，但是，在石油工业的其他领域新技术在驱使我们以快步伐前进，虽然基本钻井机械变化不大。

纵览其他钻井工业，如采矿建筑和水井钻井工业，也表明，从经济角度出发，用转盘钻井的钻井效率不佳，而应该采用顶部驱动钻井装置钻井。

许多“下一代”油田钻机正处于设计和建造期，例如加拿大西部就有50多部，其中三分之一采用轻便顶部驱动钻井系统，或在其钻井设计中考虑安装顶部驱动钻井装置，也有的干脆就是顶部驱动钻井钻机设计。

传统的方钻杆转盘钻井模式，正在退出历史舞台，已是不争的事实。

因此，很自然地，评价顶部驱动钻井装置的经济效益，其出发点是将使用顶部驱动钻井装置钻井作业和不使用顶部驱动钻井装置而用常规装备钻井加以比较；还应将使用顶部驱动钻井装置后，用顶部驱动钻井装置钻进和不用顶部驱动钻井装置辅助工作时间加以比较。

一、顶部驱动钻井装置和常规钻进设备的比较

1、钻井效率明显提高

l）从钻井到起下钻或起下钻恢复钻进状态下，钻井装置不存在常规钻机的上、卸扣水龙头和造成的时间损失。

2）不存在常规钻机转盘方补心蹦出所造成的停工。

3）不用钻鼠洞。

4）定向钻井时，以整个立柱底端连接上扣，从而减少了常规钻井接单根上提钻柱需从新定工具面角的时间。

5）在井下纯作业时间更多，上扣、起下钻、测量和其它非纯钻业时间减少。

2．立柱钻进节省大量时间

1）减少了坍塌页岩层扩眼或清洗井底的时间。

2）在扩眼和套管下扩眼作业中，减少了钻进时间。

3）在井径不足需扩眼或首次下入足尺寸稳定器进行扩眼时，减少了钻井时间。

4）在同一平台钻丛式井，不用甩钻具或卸立柱。

5）不需换单根就能回收最大长度的岩心。

6）定向钻井时，每次连接立柱后减少了定向时间。

3．连续旋转和循环降低风险

1）顶部驱动钻井装置钻井最重要的特征就是能够整立柱划眼或倒划眼，连续旋转和开泵循环，连续旋转意味着能大大降低定向井或水平井中起出或下入钻柱时的摩阻。

2）顶部驱动钻井装置允许使用较少、也许较便宜的润滑剂、钻井液或添加剂。

3）由于减少使用粘土，使其颗粒较少进入产层而降低对地层的损害。

4）减少了钻柱或昂贵的井下工具卡钻的机率。

4．在钻台任何位置上可换立柱，有利于井控

1）由于可在井架任何位置把内防喷阀接上，司钻在任何时候都可进行有效的井控。

2）当井眼遇到问题时，可立刻实施钻柱旋转和井内循环。

3）钻柱被卡时，可消除钻台卸方钻杆的危险性作业程序。

5．安全性提高

1）绝大多数顶部驱动钻井装置实施上扣和卸扣，这样，减少了使用大钳和链钳的危险性。

2）有些顶部驱动钻井装置具有“伸长”功能，管子处理机采用液压活塞和遥控启动提升机将钻机和钻挺吊往于“V”型门和二层台，这就减少了笨重的工作，提高了管子装卸的安全性。

3）司钻操作自动吊卡，从而消除了人工操作吊卡常出现的事故。

4）在欠平衡作业期间，顶部驱动钻井装置通过降低BOP磨损，允许BOP旋转头封闭圆形管柱而不是六角方钻杆，从而提高了作业的安全性。

5）在井架任何高度位置都可把井控设备安装在钻柱上，以循环钻井液，这样就大大提高了井控能力。

6）有些顶部驱动钻井装置上可遥控内防喷阀，防止了泥浆溅落到钻台上。

7）顶部驱动钻井系统允许井队“自动作业”，因为多数管子装卸机功能可在司钻台遥控作业。

通过对比可以看出，在高效、安全、风险、井控、纯钻进时间等主要方面，使用顶部驱动钻井装置明显优于常规设备钻井。

二、使用顶驱与未使用顶驱其辅助工时的比较

下面对利用顶部驱动钻井装置作业和不用顶部驱动钻井装置而进行辅助作业的经济性加以对比研究。

图7-1普通钻井作业时间分配表图7－2利用顶驱后钻井时间分配

图7－1和图7－2把钻井活动分成三大部分，说明使用顶部驱动钻井装置和不使用顶部驱动钻井装置时的时间分配，图中说明在普通钻井作业中井下钻井作业占用约40％的时间。

其它时间用于起下钻或非钻井生产时间，它包括钻机搬迁、维修、测量、测井、固井、候凝、安装防喷器、回堵等。

如图7-2所示，由于顶驱的使用，提高了机械钻速，节约了钻井时间，钻井施工中纯钻井所用时间从40％降到了30%或更少，起下钻和非钻井生产时间所占的比例相应的增加了。

顶驱的使用虽然减少了起下钻的时间，但相对于整个钻井施工来说，由于纯钻井时间的减少，节约了整个钻井施工时间，起下钻在钻井施工中所占的比例却增加了。

第二节有形钻井操作与无形钻井操作评价

钻井开始以来，工业界就在不断提高钻杆的旋转与上卸扣速度，随着技术的发展，人们通过美国在渤海湾钻井实验表明，采用顶部驱动钻井装置的钻井时间比传统的钻井的总时间要少用25％～30％。

现在人们的注意力开始聚集在非钻进时间上，因为通过前述对顶部驱动钻井系统的介绍可知，时间的减少主要是在钻杆上卸扣上，用顶部驱动钻井系统在马斯坦岛和近海岸的得克萨斯州钻了3口井，并得出了其节省的时间与典型的方钻杆一转盘系统的函数关系。

据报道通过该函数可得出用顶部驱动钻井装置能节约20％～25％的时间的结论。

为了进一步分析顶部驱动钻井装置的效益，将钻井中节约的时间作为优化对比的目标，提出了有形钻井操作与无形钻井操作的概念，这是顶部驱动钻井装置应用的实践推动了理论研究发展的体现。

所谓“有形钻井操作”是指节省的时间能被测量或推算出来的操作。

“无形钻井操作”是指节省的时间不能被测量或推算出来的操作。

显然，进行定量对比分析时，仅能就“有形钻井操作”加以对比。

这一对比评价集中在顶部驱动钻井装置与方钻杆转盘系统操作时的下述诸环节进行：

1）钻柱连接时间；

2）起下钻时间；

3）洗井和扩眼时间；

4）取放方钻杆操作时间；

5）扩套管眼和扩井；

6）下钻时间；

7）倒划眼操作时间；

8）顶部驱动钻井装置维护时间。

一、钻柱连接时间

连接时间应该限定在上卸扣时间上，这主要是由于钻井环境有差异，大量的时间被用在了连接完后下钻的过程中。

在分析了几口用方钻杆连接的井所用的时间后得出，其平均连接时间是3min，而用顶部驱动钻井装置的平均连接时间则是2.5min。

二、起下钻时间

顶部驱动钻井系统和方钻杆转盘系统的最主要区别就是顶部驱动钻井系统淘汰了方钻杆以及与之相应的操作装置。

卸钻杆时，顶部驱动钻井系统运用扭矩扳手或液压钳拧松钻杆柱，并将钻杆柱提升起来。

顶部驱动钻井系统的另一个特征就是其吊环联接器或吊环倾斜装置。

通过它的操作使吊环、吊卡摆至小鼠洞或二层台指梁。

这种便利的倾斜装置使得井架工人不必站在二层台指梁上伸出扳手装卸立根了。

顶部驱动钻井系统的导轨能阻止游车和吊卡的晃动，使得它能在恶劣的天气环境下装卸钻杆柱。

三、洗井和扩眼时间

下钻过程中用熟悉的方钻杆转盘系统操作时，必须接上2到3根单根，然后用几分钟循环钻井数去洗井和扩井。

然而顶部驱动钻井系统只需将最后一根立根接入就可立刻洗井和扩井。

在一个行程中，如果遇到卡钻事故，则可立刻停止下钻，同时用循环钻井液和顶部驱动钻井装置驱动钻杆去解决。

顶部驱动钻井装置在起钻遇卡时，也能立刻将钻杆打反车，这种操作对于只能用单根下钻的方钻杆转盘系统会消费大量的时间。

即使不考虑遇卡时下放钻杆，处理方钻杆时间和接单根的循环时间，在进行一次洗井和扩眼操作时顶部驱动钻井系统（相对于方钻杆转盘系统来说）也能平均节省30min。

四、取放方钻杆操作时间

顶部驱动钻井系统淘汰了方钻杆和卡瓦，这使得在将钻杆下放到井底去洗井时再也不需要对方钻杆进行两次操作了。

通过对三口井的评价得出，每次起下钻有个平均时间，而且所有的起下钻操作在整个过程中都会被循环操作。

而用顶部驱动钻井系统取代方钻杆转盘系统则每次进行一次该操作就可以节省15min。

因此在所有起下钻中都可以节省30min时间用来下钻到井底洗井。

此外，如果所有的下钻从头到尾需要几个循环的话，则节省的时间更会大增。

五、扩套管眼和扩眼时间

无论何时要对井眼进行修补操作，方钻杆转盘系统则必须将与之长度相等的钻杆放下去重新钻出该并限。

如果没有辅助的下钻杆装置，则其下放钻杆速度为1000ft/h。

然而，用顶部驱动钻井系统进行同样的操作时，所有的时间仅为前者的三分之一，这还没有考虑连接时间的循环时间。

当使用多井平台打井时顶部驱动钻井装置能使钻杆放在完井后的井架上去打另一口井，对于方钻杆转盘系统来说，当打多口井时，其平均下钻的速度为1000ft/h也可以节省大量的时间。

然而用它打一口井时，因为钻杆柱在一开始时必须被一根根接起来，最后还需放到二层指梁的下面，故不可能节省时间。

在打第一口井的实际操作中，用绞车将钻杆从地面提起来，接上接头，成为钻杆柱，倘若在同一地方打三口井，如果有两口斜井，由于钻杆不需要被放下来，故可使平均钻井速度明显提高，如果不考虑下钻杆时间的话，其减少的时间将会更多。

即使在紧急撤离时，也需要下钻杆时间，这正是问题的不利方面。

七、倒划眼操作时间

无论用顶部驱动钻井装置还是方钻杆转盘系统起钻，都是按立根数去取出井内钻柱，故花费时间在正常情况下基本一致。

但顶部驱动钻井装置优于方钻杆转盘系统之处在于：

起钻时顶部驱动钻井装置可倒划眼，边旋转边起钻通过小井径地段及“狗腿”段等，这将节省不少时间，而后者不能实现这种倒划眼的操作，必须分别进行。

八、维护时间

顶部驱动钻井系统比普通的方钻杆转盘系统有更多的运动部件，需要每天都进行维护，据报道井B-l至B-3的维护时间分别为18.5h、10h和32h，这些时间相当于12～18min/d。

许多需要的维修和加油润滑在钻井过程中或对该装置的维护中已经被做了，因而比每天用专门时间去维护该装置的时间少。

其中大部分的维护工作都集中在扭矩扳手和安全阀的安全接头上，这些部件必须装在钻机上易于维护，还要注意在维护设备时任何改进或变动都应按照制造厂家的技术标准进行。

例如由于制造厂家的部件和服务成本高，故在使用顶部驱动钻井装置时安全接头就常由另一个单独的厂商制造，这种安全接头会比原制造厂家接头长50.8mm，因此，工作面在实际工作中会被扭矩扳手损坏。

由于在安全接头中多出的部分增高了扭矩扳手在钻杆内的位置，从而导致了工作面在拆卸时被损坏。

正如前述，“无形钻井操作”的时间无法计量，故用无形的节省费用来代替这一方面的比较与评价。

在整个钻井过程中，不能被推算或测量的操作共节省的费用据估计占整个钻井费用的10％。

尽管这些操作都不能被测量，但它们能至少节省10％的钻井费用这点却是毫无疑问的。

顶部驱动钻井装置的结构

本章将简述顶部驱动钻井装置的主要部件和选择件。

各主要部件在用户服务手册中都有独立章节予以叙述，不同类型钻机专用设备在操作说明书里有叙述。

顶部驱动钻井装置由以下主要部件和附件组成：

l）水龙头-钻井马达总成（关键部件之一）；

2）马达支架/导向滑车总成（关键部件之一）

3）钻杆上卸扣装置总成（关键部件之一，它是体现顶部驱动钻井装置最大优点的设备）；

4）平衡系统；

5）冷却系统；

6）顶部驱动钻井装置控制系统；

7）可选用的附属设备。

第一节水龙头-钻井马达总成

水龙头-钻井马达总成是顶部驱动钻井装置的主体部件，见图2-l。

它由水龙头、马达和一级齿轮减速器组成。

钻井水龙头额定载荷是6500kN；采用串激（或并激）直流电动机立式传动，驱动主轴。

轴上端装有气动刹车（16VC600气离合器）。

当气压为0.62MPa时，可产生47.5kN?

m的扭矩，用于马达的快速制动。

这是由于主轴带动质量很大的钻具旋转时，旋转体转动惯量大，惯性则大，因此立即刹止，改变运动方式是不易的，故要有气刹车刹止才能克服惯性，制止钻具的旋转运动。

马达轴下伸轴头装有小齿轮（Z=18），与装在主轴上的大齿轮（Z=96）相啮合，主轴下方接钻杆柱，最大转速为430r/min。

钻井时，当马达电枢电流为1325A时，间隙尖峰扭矩51.5kN?

m，而当电流为1050A时，连续运转扭矩为39.1kN?

m，主轴转速可达180r/min。

由上可见，水龙头-钻井马达总成包括下述主要部件：

。

1）钻井马达和制动器（气刹车）

2）齿轮箱（变速箱）；

3）整体水龙头；

4）平衡器。

以下将分别对每个部件进行说明。

一、钻井马达

在TDS－3S型顶部驱动钻井装置上安装的是1100/1300hp的并激直流钻井马达。

马达配置双头电枢轴和垂直止推轴承。

气刹车用于承受钻柱扭矩，避免马达停车并有利于定向钻井的定向工作。

气刹车由一个远控电磁阀控制。

如需要输出扭矩和齿轮传动比卡片，可参阅用户手册。

二、齿轮箱（变速箱）总成

TDS－3S型顶部驱动钻井装置的单速变速箱由下述主要部件组成：

1）96齿大齿轮；

2）18齿大齿轮；

3）上、下箱体；

4）主轴/驱动杆；

5）马达支座机罩。

TDS-3S变速箱是一个单速齿轮减速装置，齿轮减速比5.33：

1。

由于大齿轮的缘故，马达中心线与主轴中心线距离为579.1mm。

水龙头主止推轴承装在上齿轮箱内，后者固定于整体水龙头提环上。

由主止推轴承支撑的主轴/驱动杆通过一个锥形衬套连接大齿轮。

两个齿轮箱体构成齿轮的密封润滑油室，并支撑钻杆上卸扣装置。

TDS-3S型顶部驱动钻井装置的油润滑系统为油泵强制供油系统，油泵由普通3～4hp电马达驱动、可使润滑油通过一个自由流动的小间隙滤网由油泵泵到齿轮箱底。

齿轮箱是一台重型钢制壳体，在其底部有筋板散热。

过滤了的润滑油通过主止推轴承、上轴承，再经齿轮间隙连续循环。

油热交换器是水冷或空冷的。

热交换器的类型依赖于钻井马达冷却系统的选择。

油泵、油热交换器和油滤清器安装于传动箱外壳上，传动箱上开有玻璃窗可监视油面高度。

三、整体水龙头

整体水龙头的功能是整个钻井装置功能的集合。

水龙头主止推轴承位于大齿圈上方的变速箱内部。

主轴经锻制而成，上部台阶坐于主止推轴承上以支承钻柱负荷。

龙头密封总成装在钻井马达上方由标准冲管、组合盘根、联管螺母组成。

联管螺母使密封总成作为一个整体运动。

水龙头密封总成工作压力为42MPa。

盘根盒为快速装卸式，与普通水龙头的一致，只要松开上、下压紧盘根帽，即可很快装卸冲管和盘根。

四、马达冷却系统

马达冷却系统为风冷。

冷却动力由两台5hp电动机提供。

第二节导向滑车总成

导向滑车类似于海洋钻机上使用的滑车结构，它由导向滑车焊接框架和马达支架两部分组成。

一、导向滑车焊接框架

该框架上装有导向轮，并且当马达支架的支点位于排放立根的位置上时，可为起升系统设备运作提供必要的间隙空间。

二、马达支架（底座架）

该底座架包括支架与马达壳体总成间的一个支座，用以支承马达和其它所有附件。

整个导向滑车总成沿着导轨与游车导向滑车（如果需要的话）一起运动。

当钻井马达处于排放立根的位置上时，导向滑车则可作为马达的支承梁。

导轨装在井架内部，对游车及顶部驱动钻井系统起导向作用，钻进时同时承受反扭矩。

导轨间距1.57m，当导轨上钻井反扭矩为565.4kN?

m时，每根导轨上承受载荷33.1kN。

对于为给定的导轨系统设计的导向滑车结构，用类似于海洋钻机滑车和运动补偿器的矩形管和工字梁来制造。

导轨有双轨及单轨两种，加拿大制造的还有浮动式的。

导轨两端用支座固定。

钻井马达总成通过马达壳体上的两支耳轴销与导向滑车相连。

耳轴销允许马达总成在钻柱沿导轨上下运动时，二者保持良好对中。

马达自身的重量由马达对中液缸来平衡，该液缸安装在马达齿轮箱和马达支架下横梁之间。

钻井时液缸允许自动找正，而当钻具重量减小时还能维持马达沿垂直轴向不偏移。

导向滑车适用于三种标准轨距，以便用户安装所需导轨时选定。

第三节钻杆上卸扣装置总成

钻杆上卸扣装置，它为顶部驱动钻井装置提供了提放28m长立柱、并用马达上卸立柱扣的能力。

它由下列部件组成：

1）扭矩扳手；

2）内防喷器和启动器；

3）吊环联接器和限扭器；

4）吊环倾斜装置：

5）旋转转头。

钻杆上卸扣装置具有84kN?

m（即60000ft?

lb）的卸扣扭矩，故命名为PH-60型，可在井架任意高度卸扣。

钻进时，钻杆上卸扣装置固定不动，不妨碍钻柱的起下。

钻井马达通过主轴、内防喷器和保护接头将扭矩传给钻柱，驱动钻柱旋转。

当使用钻杆吊卡起下钻时，吊环联结器将提升载荷转移到主轴上。

液路和气路均通过旋转头，旋转头允许吊卡自由旋转。

自动复位机构使自由转动吊卡复位。

各型顶部驱动钻井装置均可使用额定提升能力为650t的PH-60型钻杆上卸扣装置。

以下就上面述及的几个主要部件进行介绍。

1）扭矩扳手；

扭矩扳手总成提供卸开钻杆的手段。

吊杆可悬挂于旋转头上，支撑扭矩扳手。

扭矩扳手位于内防喷器下部的保护接头一侧，它的两个液缸连接在扭矩管和下钳头之间，下钳头延伸至保护接头公扣下方。

钳头有一直径10in的夹紧活塞，用以夹持与保护与接头相连接的钻杆母扣。

夹持的标准接头直径范围为5.5～7.5in。

为适应不同直径的接头还准备了可供用户选用的6.5或3.5in钻杆接头。

扭矩扳手上卸扣期间，扭矩管上的母花键同上部内防喷器下方的公花键相啮合为液缸提供反扭矩。

扭矩扳手启动后，自动上升2in同内防喷器上的花键相啮合，在得到程序控制压力后，夹紧活塞夹住母接头。

在上升至夹紧压力后，另一程序阀自动开启将压力传给扭矩液缸。

扭矩液缸在84kN?

m的最大扭矩下可旋转25度，整个作业由司钻控制台上的电按钮自动控制完成。

使用扭矩管升降机构上的一挡，夹紧装置可以升起。

到能夹住保护接头为止，从而可根据需要上紧和卸开保护接头。

换用二挡则可以卸开下防喷器或调节接头。

手动阀控制上卸扣旋转方向。

在上扣方式中，可以调节减压阀和预置上扣扭矩，但在卸扣方式时减压阀处于旁通状态。

简而言之，液控扭矩扳手由连接在钻井马达上的吊架支承。

卸扣时夹紧活塞（又称夹持爪）先夹紧钻杆母接头，该动作由夹紧液缸驱动完成。

然后，与扭矩管相连的两个扭矩液缸动作，转动保护接头及主轴松扣（即井场上称为“崩扣”的瞬间操作）再启动钻井马达旋扣，完成卸扣操作。

钻杆上卸扣装置另有两个缓冲液缸，类似大钩弹簧，可提供丝扣补偿行程125m。

二、内防喷器和启动器

内防喷器是全尺寸、内开口、球型安全阀式的。

带花键的远控上部内防喷器和手动下部内防喷器形成内井控防喷系统。

内防喷器采用6.5in正规扣，工作压力为105MPa。

远控上部内防喷器是钻杆上卸扣装置的一部分。

当上卸和时，扭矩扳手同远控上部内防喷器的花键啮合形成扭矩。

顶部驱动钻井装置使用的下部内防喷器型式与上部内防喷器相同，但外表面没有经过特殊加工。

二个内防喷器一直接在钻柱中，因此可随时将顶部驱动钻井装置同钻柱连接使用。

在井控作业中，下部内防喷器可以卸开留在钻柱中。

顶部驱动装置还可以接入一个转换接头，连接在钻柱和下部内防喷器中间。

扭矩扳手架上安装有二个双作用液缸。

液缸推动位于上部内防喷器一侧的圆环。

同液缸相连接的启动器臂（即启动手柄）与圆环相啮合；远控开启或关闭上部内防喷器。

位于司钻控制台上的电开关和电磁阀控制液缸的动作。

三、吊环联结器、吊环和钻杆吊卡

吊环联结器通过吊环将下部吊卡与主轴相连，主轴穿过齿轮箱壳体，后者又同整体水龙头相连。

吊环联结器额定负荷650t，可配350t至650t提升能力的标准吊环。

一般钻井配用3.35m长350t吊环和中开闩钻杆吊卡。

为留出一定的空隙装固井水泥头，固井时要用4.57m长吊环。

VarcoBJ吊环是由优质、高抗拉强度的合金钢坯锻制而成。

吊环配对使用，以保持最佳平衡效果。

吊环联接器、承载箍和吊环将提升负荷传给主轴，在没有提升负荷的条件下，主轴可在吊环联接器内转动。

吊环联接器可根据起下钻作业的需要随旋转头转动。

Varco瓶颈状中开闩的钻杆吊卡承重350t，能适应恶劣的油田条件。

该吊卡在连接吊环处的形状不同于常规吊卡，常规吊卡使用直吊环而VarcoBJ钻杆吊卡使所接吊环向二侧展宽，增大吊环间的宽度。

中心距的加大主要是避免钻进时同其他设备相碰。

非金属的防磨引鞋保护吊卡的内表面，使吊卡在钻进时同钻柱接触而不致损坏吊卡体。

Varco钻杆吊卡均符合API标准，实验拉力为额定拉力的1.5倍。

吊卡内表面经高频硬化达到最高的抗磨能力。

运动部件都配有润滑油嘴，以延长使用寿命。

四、吊环倾斜装置

吊环倾斜装置上的吊环倾斜臂位于吊环联接器的前部，由空气弹簧启动。

钻杆上卸扣装置上的2.7m长吊环在吊环倾斜装置启动器的作用下，可以轻松的摆动提放小鼠洞内的钻杆。

启动器由电磁阀控制。

该装置的中停机构便于井架工排放钻具作业。

因此，吊环倾斜装置有两个主要功用：

1）吊鼠洞中的单根；

2）接立根时，不用井架工在二层台上将大钩拉靠到二层台上。

若行程为1.3m的吊环倾斜装置不能满足使用要求，则可使用行程为2.9m的长行程吊环倾斜装置，同时配备双空气弹簧。

五、旋转头总成

顶部驱动钻井装置旋转头是一个滑动总成。

当钻杆上卸扣装置在起钻中随钻柱部件旋转时，它能始终保持液、气路的连通。

固定法兰体内部钻有许多油气流道，一端接软管口，另一端通往法兰向下延伸圆柱部分的下表面。

在旋转滑块的表面部分有许多密封槽，槽内也有许多流道，密封槽与接口靠这些流道相通。

当旋转滑块就位于固定法兰的支承面上时，密封槽与孔眼相对接，使滑块和法兰不论是在旋转还是任一固定位置始终都有油气通过。

旋转头可自由旋转。

如果锁定在24个刻度中任意刻度位置上，那么通过凸轮顶杆和自动返回液缸对凸轮的作用，旋转头会象标准钻井大钩一样自动返回到原预定位置。

第四节平衡系统

平衡系统总成如图所示，它是顶部驱动钻井装备特色设备之一。

它的主要作用是防止上卸接头扣时螺纹损坏，其次在卸扣时可帮助公扣接头从母扣接头中弹出，这依赖于它为顶部驱动钻井装置提供了一个类似于大钩的152mm的减震冲程。

这一点之所以必要，是因为使用顶部驱动钻井装置后没有再安装大钩了；退一步说，即使装有大钩，它的弹簧也将由于顶部驱动钻井装置的重量而吊长，起不了缓冲作用。

图中所示的平衡系统包含两个相同油缸及其附件，以及两个液压储能器和一个管汇及相关管线。

油缸一端与整体水龙头相连，另一端或者与大钩耳环连接（如图）或者直接连到游车上。

这两个液缸还与导向滑车总成马达支架内的液压储能器相通。

储能器通过液压油补充能量并且保持一个预设的压力，其值由液压控制系统主管汇中的平衡回路预先设定。

故这种装置又称为液气弹簧式平衡装置。

该管汇是整个装置的动力源，也包括向操纵钻杆上卸扣装置扭矩扳手部分的液压阀提供动力。

第五节顶部驱动钻井装置控制系统

顶部驱动钻井装置的控制系统为司钻提供了一个控制台，通过控制台实现对顶部驱动钻井装置自身的控制。

控制系统部件有：

1）司钻仪表控制台；

2）控制面板；

3）动力回流。

同转