顶驱已经成为国际钻井作业的必配装备。以为现有转盘钻机研发顶驱为目标,针对转盘钻机液压顶驱主液压系统,展开性能仿真研究。基于液压系统分析软件,建立顶驱主液压系统的模型,完成液压系统的性能仿真分析。研究结果表明：新型液压顶驱的负载能力、转速以及响应速度均能满足钻井作业实际需求。研究成果为现有转盘钻机的改造提供了重的理论支撑,对完成钻机改造具有工程实际应用价值。

根据驱动方式,石油钻机顶部驱动钻井装置分为电动顶驱（电机驱动）和液压顶驱（液压马达驱动）,2种顶驱的管子处理系统相同,其中7 000 m电动顶驱价格在150万美元左右,非常昂贵。为了降低顶驱成本,提高市场竞争力,设计了一套1 160 k W的7 000 m液压顶驱,其成本仅为电顶驱的50%左右,具有非常强的市场竞争力。

为了满足小型钻机和修井机的需要，研发了DQ40Y液压顶驱装置。主要介绍了DQ40Y顶驱装置的液压系统设计。其主泵系统采用P／Q控制模块，通过对系统压力和流量的线性调节，实现了对钻井扭矩和速度的控制；动力马达具有摆角可调功能，通过改变马达排量，可调节钻井扭矩和钻速；循环冷却系统采用备份设计，方便了系统的维护与保养；辅助系统吸取了交流变频电驱动顶驱的成功经验，沿用了其液压系统。厂内性能试验结果表明，该液压系统基本达到了最初的设计要求，为DQ40Y顶驱装置进入市场奠定了基础。

为保证深部大陆科学钻探钻用钻机具有较高的转速，需采用高转速的液压顶驱系统。此系统采用多个马达作为执行元件，虽然多个马达在机械上能同步，但这种强制同步既耗能，同时也加剧元件的磨损，缩短了使用寿命。为了保证各马达长时间的同步精度，采用负载独立流量分配（LUDV）控制系统。分析LUDV控制系统的原理，采用阀后压力补偿，利用AMESim软件建立控制系统模型，对马达同步系统进行仿真。仿真结果表明：采用阀后压力补偿，在负载不相同的情况下，实现了马达同步。