钻井设备-Swivel&Topdriver前面我们已经知道了，钢丝绳穿过定滑轮组和动滑轮组，动滑轮组因此可以上下自由的运动。但是问题出来了，上下垂直方面可以很方便的运动，但是我们钻井，还需要旋转的力，也就是钻杆是旋转的，我们的滑轮组不可能跟着一起转，否则之间的钢丝绳估计会绞得像麻花。这是swivel的其中的一个作用，同时我们也知道，钻井需要钻井液，试着想一想，钻杆在哪里高速的旋转着，我们如何把钻井液-泥浆送到钻杆的中空的空间去呢？这是swivel的另外一个重要作用-泥浆进入钻杆的最初的通道。如下图，泥浆经高压软管—鹅颈管gooseneck—进入swivel。要起到以上两个作用，swivel的结构就基本上知道一二了。如下面的彩图，在swivel的本体中，下部的杆swivelstem通过滑动轴承-锥形和本体形成相对运动，本体同时承受侧向力和向下的拉力。同时杆的顶部和本体上部形成密封空间，泥浆经鹅颈管进入此密封空间，在经空心的杆进入钻杆。空心杆下部为API螺纹接头，可以和钻杆拧接。好了，我们现在可以把swivel改造一下---给它加上能够使swivelstem旋转的动力。如何改造，很简单，加电机和齿轮。怎么加？我们可以想象一下，既然要使swivelstem旋转，那么我们在swivelstem上加一个大的齿轮，如同汽车的轮子一样，中间杆是swivelstem，轮子是齿轮。在齿轮的一侧再加一个由电机带动的齿轮，它们啮合在一起。这样一来，swivelstem就可以在电机的带动下旋转起来。同样地，为了平横侧向力，以及增加旋转的扭矩，在齿轮的另一侧也加一个电机带着的齿轮。下图是齿轮箱：然后加上必要的润滑设施和结构部分，以及导向机构。它有了一个新的名字Topdriver，也叫powerswivel。很显然，Topdriver与swivel的区别，swivel是它的一部分。事实上，Topdriver要比上面写的复杂的多。除了swivel以外，它还包含以下几个部分：1.pipehander–-用于处理钻杆。2.riserhander---用于处理隔水套管riser3.Extractabledolly---用于Top-driver的导向，它使得topdriver可以在derrick上的导轨上自由上下滑动。4.Torquewrench---可以提供360度的旋转力。钻井设备-TravelingBlockTravelingBlock在前面已经提到，是动滑轮组。在钢丝绳的拉动下，它可以上上下下的traveling，如下图中的红色部分实际的照片，看起来好大。来自NOV；定滑轮组和动滑轮组之间的绕线非常重要，要综合一下几个方面：1.钻井绞车drawworks的绞盘上的钢丝绳与定滑轮组的偏角，以及定滑轮和动滑轮之间的偏角，以减小钢丝绳的磨损。2.定滑轮组和动滑轮组之间的平衡。3.方便更换钢丝绳。4.Deadline和deadlineanchor的位置。钻井设备-CrownblockCrownblock的中文意思就是安装在钻井架derrick顶部的滑轮组。我们都知道，钻杆都是靠钢丝绳通过滑轮组，吊在钻井架里面的。很显然，一根钢丝绳的抗拉能力不足以吊起几千米长的钻杆。简单的方法就是利用滑轮组来减少单根钢丝绳的受力。力学原理参见初中物理课程。下图就是一个典型的Crownblock，右边的滑轮组单独拿出来显示。根据钻井的深度，定滑轮组中有6-8个滑轮，如果是8个定滑轮，那么加上动滑轮组travelingblock中8个动滑轮。钢丝绳经过这么一绕，就有相当于把力分配到了16根钢丝绳上，大大减少了单根所受到的力。但是，深海钻井架上的crownblock结构绝没有那么简单，它还包含了一套钻杆补偿装置，或者说crownblock是补偿装置的一部分。如下图所示，图片来自于Aker公司产品目录。这个补偿装置可以减少钻头上受力波动，因为浮式钻井平台的特点。它的结构由以下几个部分组成：定滑轮组crownblock，两个摇臂rockerarm，两个气缸cylinder,以及液压控制系统。Cylinder的活塞杆与中间的定滑轮相连接，另一端固定在井架上。钢丝绳通过摇臂进入定滑轮组以及动滑轮组，绕线完毕后，经另外一个摇臂出来。顺便提一下，钢丝绳由一个叫钻井绞车drawworks的设备拉着，这一侧的钢丝绳叫fastline另一端通过滑轮组绕线后，固定在一个叫deadlineancho