【石油天然气行业标准(SY)】 石油钻机顶部驱动装置

ICS75.180.10
备案号：24408—2008
中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6726—2008
石油钻机顶部驱动装置
Top drive drilling system for oil drilling rigs2008—0616发布
国家发展和改革委员会
2008一12一01实施
2规范性引用文件
3术语和定义
4产品分类及主要参数
4.1产品分类
4.2产品规格
5连接型式与尺寸
5.1提环尺寸
5.2主轴、内防喷器与保护接头尺寸5.3旋转头
6技术要求
6.1强度分析
动力水龙头
管子处理装置
导轨与滑车
液压系统
6.6电气系统
7材料要求
书面规范·
力学性能…
化学成分·
试验方法
探伤·
焊接·
书面规范
8.2焊接材料及管理·
焊接工艺规程·
焊工技能评定
焊接检验员资格
焊接工艺评定·
焊后处理…
8.8补焊要求·
9试验·
9.1试验项目
9.2拉伸载荷试验
9.3动力水龙头试验·
SY/T6726—2008
SY/T6726-2008
刹车试验·
管子处理装置试验
主通道密封试验
液压系统试验·
电控系统试验
试验分类·
基本要求
10.2需要由制造厂保存的文件
10.3产品出厂随行文件
11标志、包装、运输与贮存
11.1产品标志
11.2包装、运输与贮存
附录A（规范性附录）
与游车连接的提环尺寸
本标准的附录A为规范性附录。
SY/T6726—2008
本标准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。本标准负责起草单位：北京石油机械厂。本标准参加起草单位：中国石油勘探开发研究院采油采气装备研究所、新疆石油管理局钻井公司顶驱作业技术服务公司、宝鸡石油机械有限责任公司。本标准主要起草人：邹连阳、陕小平、范育昭、王兵、沈泽俊、李力、谢宏峰、马瑞。1范围
石油钻机顶部驱动装置
SY/T6726—2008
本标准规定了石油钻机顶部驱动装置的术语和定义、产品分类及主要参数、连接型式与尺寸、技术要求、材料要求、焊接、试验、文件以及标志、包装、运输、贮存等。本标准适用于石油钻机顶部驱动装置（以下简称项驱）的设计、制造和检验。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T228—2002金属材料室温拉伸试验方法（GB/T228—2002，eqvISO6892：1998）GB/T229-—2007金属材料夏比摆锤冲击试验方法（GB/T2292007，ISO148-1：2006，MOD)GB/T231.1-2002金属布氏硬度试验第1部分：试验方法（GB/T231.12002，eqvISO6506-1:1999E)
GB/T6402-20084
钢锻材超声波检验方法
GB/T7233—1987
铸钢件超声探伤及质量评级方法GB/T9444—2007
铸钢件磁粉检测
GB/T19190--2003石油天然气工业钻井和采油提升设备（GB/T19190—2003，ISO13535：2000，IDT）SY/T5448一1992油井管无损检测方法钻具螺纹磁粉探伤SY/T10041一2002石油设施电气设备安装一级一类和二类区域划分的推荐作法（idtAPIRP500：1997）3术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。3.1
顶部驱动装置topdrivedrillingsystem石油钻机用驱动装置，由动力水龙头和管子处理装置等组成，能驱动钻柱旋转并具有旋紧或松开钻柱接头的功能，可以沿导轨上下移动（也可前移），完成钻井作业（也可在小鼠洞作业）的装置。3.2
动力水龙头powerswivel
顶驱中承受提升载荷，为钻井时旋转钻柱（钻井液从其中通过）、旋紧或松开钻柱接头提供旋转动力的部件。
管子处理装置pipehandler
可以抓放钻杆、为旋紧或松开保护接头与钻柱接头之间的连接螺纹提供夹紧力，可实现吊环前、后倾斜和旋转等功能的装置。
导轨与滑车guiderail and carriage使项驱在钻机并架内上下移动并保持其在相对于井架上的正确位置的部件。导轨与滑车能承受反扭矩。1
SY/T6726—2008
旋转头rotatinghead
管子处理装置中由动力驱动绕主轴旋转的总成，旋转头上有可以悬挂吊环的吊耳。3.6
背钳backup tong
管子处理装置中，用以夹紧钻柱接头的总成，使得主轴施加扭矩时可以旋紧或松开顶驱保护接头与钻柱之间的连接螺纹。
内防喷器（IBOP）
.innerblowoutpreventer
通过关闭钻柱内部通道防止并涌或者并喷的装置。3.8
保护接头saversub
将下部的IBOP和钻柱连接起来的转换接头。3.9
主承载件primary-load-carryingcomponent承受提升载荷的构件。顶驱主承载件一般包括提环、提环销、减速箱体、旋转头和主轴等。3.10
设计安全系数designsafetyfactor在所用材料最大允许应力与规定的最小届服强度之间考虑一定安全裕量的系数。3.11
额定载荷ratingload
设备所能承受的最大载荷，包括动载荷和静载荷。4产品分类及主要参数
4.1产品分类
顶驱按驱动主轴旋转的动力源型式，可分为电驱动顶驱和液压驱动顶驱。电驱动顶驱又分为直流电动机驱动顶驱和交流变频电动机驱动顶驱。4.2产品规格
顶驱产品的规格按钻机名义钻深和额定载荷来划分。钻机名义钻深、额定载荷及主要参数应符合表1的规定表1产品规格及主要参数
钻机名义钻深
额定载荷
kN (US tonf)
1334（150)
1690（190）
2224（250）
3114(350)
4448（500)
6672(750)
8896 (1000)
注：单位符号UStonf表示美制短吨。连续钻井扭矩
最大旋松螺纹扭矩
≥125
≥135
a钻机名义钻深是在使用114mm（4//2in）钻杆情况下的表示依据。2
钻井液通道直径
钻井液循环通道
工作压力
5连接型式与尺寸
5.1提环尺寸
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如果需要使用提环，其连接尺寸应符合表2的规定，提环与大钩的连接尺寸见图1。对于与游车直接连接的提环，其连接尺寸见附录A。A-A
图1提环与大钩的连接
表2提环与大钩的连接尺寸
提环与大钩接触表面的半径
钻机名义钻深
额定载荷
kN (US tonf)
1334（150)
1690（190)
2224（250)
3114 (350)
4448(500)
6672(750)
8896(1000)
注：单位符号UStonf表示美制短吨。主轴、内防喷器与保护接头尺寸5.23
其他连接尺寸(推荐)
顶驱主轴的下端连接遥控内防喷器、手动内防喷器和保护接头，保护接头的下端连接钻柱的上接头。
主轴、内防喷器、保护接头的连接见图2，连接尺寸及螺纹应符合表3的规定。5.3旋转头
旋转头上悬挂吊环的吊耳见图3，其连接尺寸应符合表4的规定。3
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钻机名义钻深
内防喷器
保护接头
图2主轴、内防喷器、保护接头的连接表3主轴、内防喷器、保护接头的尺寸和连接螺纹额定载荷
kN (US tonf)
1334（150)）
1690（190)）
2224(250)
3114 (350)
4448（500)
6672 (750)
8896(1000)免费标准下载网bzxz
注：单位符号US tonf表示美制短吨。保护接头下端连接螺纹可按需要定制。A-A
内防喷器外径
≥127
≥127
≥165
≥187
≥187
≥197
内防喷器连接螺纹
65/sREG
65/sREG
65/sREG
75 /sREG
85/gREG
图3旋转头吊耳
65/REG
65/REG
65/REG
75/sREG
85/REG
保护接头下端与
钻具连接螺纹”
2'/IF~4/2IF
27/gIF～41/2IF
27/IF～4/2IF
27/sIF～4/2IF
27/IF~4/IF
27/sIF～41/2IF
27/8IF～4/2IF
钻机名义钻深
额定载荷
kN (UStonf)
1334（150)
1690（190)
2224(250)
3114(350)
4448（500)
6672(750)
8896（1000）
注：单位符号US tonf表示美制短吨。技术要求
6.1强度分析
表4旋转头吊耳尺寸
旋转头吊耳与吊环接触表面半径mm
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其他连接尺寸 (推荐)
6.1.1概述
强度分析通常应以弹性理论为基础。在适当条件下也可按GB/T19190一2003中4.3.5极限（塑性）强度分析。
所有可能影响设计的力均应予以考虑。对于所考虑的每个横截面，应采用力的作用位置与方向的最不利的组合方式。
6.1.2当量应力
按照米塞斯一亨克（Vonmises一Hencky）理论，由设计载荷引起的名义当量应力不应超出最大允许应力Rmax，Rmx值由式（1）计算。Rmax
式中：
Re1——最小屈服强度；
设计安全系数（见3.10和6.1.3）。6.1.3主承载件设计安全系数
主承载件设计安全系数应由表5来确定。Rel
表5主承载件设计安全系数
额定载荷Pmax
kN (US tonf)
≤1334（150）
1334~4448（150~500）
>4448（500）
注：单位符号US tonf表示美制短吨。设计安全系数ns
3. 00 -[0. 75(Pmax 1334) / 3114]2.25
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6.1.4剪切强度
剪切屈服强度与抗拉屈服强度之比应为0.58。6.2动力水龙头
6.2.1概述
动力水龙头通过提环与钻机提升系统的大钩或游车连接，主要包括动力设备（电动机或液压马达）、提环、提环销、鹅颈管、冲管总成、主轴和减速箱等零、部件（参见图4）。提环
动力设备
鹅颈管
中管总成
减速箱
提环销
·图4动力水龙头结构示例
6.2.2主推力轴承
主推力轴承承受钻柱纵向载荷。动力水龙头主推力轴承的额定载荷应由式（2）确定：WR
式中：
主推力轴承在100r/min时的计算载荷，单位为千牛（kN）；(2)
主推力轴承在100r/min时，90%的轴承最短使用寿命为3000h时的额定载荷，单位为牛(N)。
6.2.3减速箱
6.2.3.1减速箱应运转平稳，主轴空载转速为100r/min时，润滑油温升应低于45℃。6.2.3.2顶驱正常运转时，减速箱各处密封均不应渗漏，无卡阻现象。6.3管子处理装置
6.3.1概述
管子处理装置包括旋转头、吊环倾斜机构、内防喷器及控制装置、防松装置、背钳和保护接头等（参见图5）。
6.3.2旋转头
6.3.2.1旋转头应有悬挂吊环的吊耳，应能带动吊环一起绕主轴双向旋转。6.3.2.2旋转头旋转速度应小于10r/min，旋转速度应可调。6
6.3.3吊环倾斜机构
旋转头
内防喷器
倾斜机构
防松装置
保护接头
图5管子处理装置结构示例
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吊环倾斜机构应能实现吊环的前倾、后倾，并具有自动回到中位的复位功能。前倾可伸向鼠洞或二层台抓放钻柱，最大后倾时应能使吊卡抬离钻台面而不影响顶驱下行。6.3.4内防喷器及控制装置
6.3.4.1内防喷器连接在主轴与保护接头之间。6.3.4.2宜安装两个内防喷器，分别为遥控操作内防喷器（上部）和手动操作内防喷器（下部）。6.3.4.3遥控操作内防喷器的关闭，应在按下操作按钮后5s内完成动作。内防喷器的规格参数见表6。
表6内防喷器规格参数
钻机名义钻深
额定载荷
kN (US tonf)
1334（150)
1690（190)
2224（250）
3114(350)
4448(500)
6672 (750)
8896（1000)
注：单位符号UStonf表示美制短吨。6.3.5防松装置
≥127
≥127
≥165
≥187
≥187
≥197
≥250
压力等级
≥105
顶驱主轴与内防喷器、保护接头之间应具有防松装置，以保证它们之间的螺纹连接不会因6.3.5.1
为钻进和旋紧或松开钻柱接头的操作而旋紧或松开。7
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