顶驱的全称为顶部驱动钻井装置TDS(TOP DRIVE DRILLING SYSTEM),它是20世纪80年代国际钻井领域中兴起的一项新的钻井技术,是旋转钻井技术的一次重大突破。顶驱装置代替传统的转盘,可以节省接单根和间断时间;遇到复杂地质状况,可以随时接单根进行循环,减少了卡钻事故的发生。顶部驱动钻井系统可从井架上部空间直接旋转钻杆,沿专用导轨向下送进,完成钻杆旋转钻进,循环钻井液,接立柱,上卸扣和倒划眼等多种钻井操作。该系统显著提高了钻井作业的能力和效率,并已成为石油钻井行业的标准产品。结合国内外顶驱的研究现状和发展趋势,可以清晰地看到国产顶驱与国外顶驱无论在技术设计上或制造工艺上都存在着很大的距离。顶驱已成为限制我国石油工业走向世界的技术障碍。本文从国内外顶驱的实际应用出发,对国产顶驱的性能进行分析,提出国产顶驱优化方案。根据顶驱及其液压系统的工作原理,应用机械CAD技术设计出顶驱液压集成阀板三维图、施工图,并应用三维软件检验设计的可行性。实地考察、实践顶驱应用情况,对顶驱液压系统进一步优化,完善施工图。搭建试验台,通过实验检验顶驱液压阀块的设计目标。进一步对顶驱液压系统进行优化,得出最终方案。解决顶驱液压系统泄漏问题,从实际出发,结合国外顶驱液压密封技术提出改进国产顶驱密封方案。从材料、原理出发,进一步探讨低温条件下顶驱液压密封。最后通过将优化方案进行实地试验检验,对顶驱及液压系统各项性能进行检测并进一步优化顶驱液压系统。为以后国产顶驱制造生产打下基础。