顶驱下套管装置作为顶驱的一款延伸产品,将顶驱钻井的优势应用在套管下放作业中,扩大了顶驱装置的应用范围。应用顶驱下套管装置能够同时实现套管的旋转、上提下放动作,并且整个过程能够保证钻井液循环,极大地提高了下套管作业的成功率。本文对顶驱下套管装置抓管过程进行了研究,并对该装置的虚拟样机进行了联合仿真模拟。首先根据顶驱下套管装置设计及工作要求,建立了该装置抓管过程的分析模型,并对抓管过程所涉及的关键部位进行了结构设计。其次,基于ADAMS软件建立了抓管过程系统动力学模型,并对动力学模型的各个驱动部件设置驱动函数,单独对模型进行动力学分析,检验模型结构的正确性,并将仿真值与理论值进行了比较。与此同时,基于AMESim软件建立了液压系统模型,并结合实际工况,对液压回路的主要工作参数进行了计算。最后结合ADAMS与AMESim对顶驱下套管装置虚拟样机的抓管过程进行了联合仿真分析,得出了各液压缸在工作过程中的位移、速度、流量、压力及负载仿真曲线。通过将仿真值与理论值进行比较,说明了该装置的机械结构与液压系统进行配合运行能够满足技术要求。