顶驱

顶驱 • 一、顶驱概述 • 二、顶驱主要组成部 分 • 三、顶驱操作 • 四、顶驱操作注意事 项 • 五、顶驱润滑 一、顶驱概述 为了解决常规的转盘－方钻杆钻井模式存在的问 题，美国VARCO公司于1982年研制出世界首台顶驱装 置，之后顶驱装置以其优于常规钻井模式的特点，得 到了迅速发展，在海洋、陆地钻机上开始大规模的应 用。 所谓顶驱装置，简单的说，就是将转盘的功能 集成到水龙头上，并附加了部分钻具处理功能的一种 装置。它彻底革新了传统的转盘－方钻杆的钻井模式， 将钻井动力（交、直流电机或液压马达）从钻台转盘 直接引至水龙头处，由顶部直接驱动钻具旋转钻进， 不使用转盘和方钻杆。 VARCO公司的TDS-11SA顶驱装置较为常见，采 用两台400HP的交流变频电机提供动力，经两级齿轮 减速后驱动顶驱主轴旋转。连续输出扭矩 37500ft.lb（50842N.m），转速范围 0～228rpm。 顶驱装置的优点 • 由于钻井模式的革新，顶驱装置彻底解决了常规 钻井方式无法处理的矛盾，具有常规钻井方式无法比 拟的优势。钻井实践表明：顶驱装置可节省钻井时间 20%～25%，并可预防卡钻事故的发生，用于钻斜井、 定向井等高难度复杂井时经济效益尤为显著。其优点 表现在： • 1.顶驱装置可以使用28m立根钻进，节省2/3的接 单根时间。 • 2.起下钻遇阻时，顶驱装置可在井架内任意高度 迅速与钻具连接，开泵循环，进行倒划眼，可大大减 少卡钻事故。 一、顶驱概述 顶驱装置的优点 • 3.顶驱装置配有管子处理装置，提高了上卸 扣作业和钻具排放作业的机械化程度，大大降低 了钻工的劳动强度及危险程度 • 4.顶驱装置配有遥控内防喷器（IBOP），可 在出现井涌井喷时迅速关闭内防喷器，保证井控 安全。 • 5.由于钻井时不使用转盘，钻台上仅有旋转 的钻杆，所以提高了井口操作的安全性。 • 6.下套管时可旋转套管并循环泥浆，减少缩 径井段的摩阻力，便于套管通过。 • 7.可连续取芯钻进28m，减少取芯作业的起钻 次数。 一、顶驱概述 一、顶驱的概述 TDS-11SA顶驱技术参数： • 重量：27000磅（12300kg，含固定撬重13600Kg） • 功率：800马力 • 输出扭矩(连续)：37500英尺磅 • 间隙扭矩(间隙堵钻时) ：55000英尺磅 • 满功率时最大转速：228转/分 • 提升能力：500吨 TDS-11SA顶驱技术参数： • 管子处理机：PH-50（55000英尺磅 扭矩） • 钻井电机：reliance AC-575 VAC（2*400马力） • 电机刹车：液压盘式刹车 • 电机冷却系统：强制风冷，2*5马力电机，3600转 /分 • 变速箱：斜齿轮2级减速，减速比：10.5：1 • 变速箱润滑：强制润滑，油量68.19L（15加仑） • 液压系统：1个10马力电机，油量：113.65L（25 加仑） 一、顶驱概述 一、顶驱概述 0 50 100 150 200 250 0 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 40,000 45,000 50,000 55,000 转速 (rpm) 扭 矩 (f t. lb s) 转速-扭矩曲线图 228 37500 一、顶驱概述 400马力电机(2) 冷却风道(2) 主轴 鹅颈管 冲管总成 •10.5 : 1 减速箱 液压盘刹(2) 冷却风机(2) 提环 二、顶驱主要组成部分 大齿轮 主轴总成 齿轮箱外壳 齿轮箱 小齿轮 复合齿轮 二、顶驱主要组成部分 百叶窗 电机冷却系统5马力交 流电机 Motors 风机 交流钻井 电机400 马力 进气口（在主电 机和盘刹之间） 气流 冷却风道 排出气流 二、顶驱主要组成部分 主电机盘式制动器 卡钳安装螺 栓（2） 钢板 最小 0.09” 调 节 卡钳安装托 架 制动片 相等间隙，如果发现制动片出 现不对称磨损,应调整卡钳上 的螺栓；当制动片厚度已磨损 到制造商所提供的下限时,应 立即更换； 二、顶驱主要组成部分 每月检查1次卡钳和 制动片 调节编码器 编码器皮 带 皮带张紧 弹簧 皮带张紧 弹簧 滑架定位 螺栓（4处） 滑架定位 螺栓（4处） 滑架 滑架 电信号接 头 编码器 二、顶驱主要组成部分 • 液压系统 • 液压系统完全安装于顶驱之上,无需地面设备。电 机马达为10HP，1800RPM,交流,驱动两台液压泵及 整个液压系统。其中1台为定量泵,驱动润滑系统。 另一台为变量泵,驱动钻井主电机制动器,动力旋 转头,遥控内防喷器,管子背钳吊环倾斜和平衡系 统。三个液-气蓄能器也位于顶驱本体上。 • 液压阀汇安装在顶驱本体上,装有各种电磁阀,压 力阀和流量控制阀。 • 液压油盛装于一个密封的不锈钢油池内,这样在顶 驱移位时不需要将液压油抽空或重新加注。油池 固定在两台主电机之间并装有过滤器和液面计。 二、顶驱主要组成部分 液压系统 液压油滤芯 平衡蓄能器 上内防喷器延时蓄 能器 液压油加注口 液压油油压开关 系统蓄能器 内防喷器压力 开关 上内防喷器驱动油 缸 平衡管汇 主液压管 汇 吊环倾斜 管汇 吊环倾斜 油缸 平衡油缸 液压油池 旋转头马 达和定位 销总成 10马力交 流电机和 液压泵总 成 液压油容量 25加仑 113.65L 液压泵电机 10马力 1800rpm交 流电机 性能说明 二、顶驱主要组成部分 主液压管汇 液压油箱 M 10马力交 流电机系 统 蓄 能 器上 内 防 喷 器 延 时 蓄 能 器 平衡蓄能器 平衡油缸 平衡系统管 汇 钻井主电 机制动器 止动销 油缸 旋转联 接器举 升 旋转 头驱 动马 达 旋转头 管子处理器夹 紧油缸 吊环倾斜 油缸 吊环倾斜 管汇 上内防喷器驱 动油缸 齿轮箱润滑 油分配装置 低速液压 马达 润滑油 泵 齿轮箱油槽 变量 泵 定量泵 （润滑系 统） 二、顶驱主要组成部分 蓄能器压力预冲 蓄能器 设定值 端口 平衡蓄能器 (728in³ 排量) 900psi 预冲压力 CB IBOP延时蓄能器 (30in³ 排量) 800psi 预冲压力 C4 系统蓄能器 (125in³ 排量) 800psi 预冲压力 SA 平衡蓄能器 上内防喷器延时蓄 能器 系统蓄能器 断开通往储能器的液压管线并排空所有液压油。在液压系统停机状态下且平衡系 统状态阀处于Shut down位置时,在液压阀汇CB,SA和C4端口测量压力。该阀汇位 于齿轮箱下部。确保所有3点测量为0psi,注意C4端口处压力递减有延时现象。 采用部件号为11444-1的零件,测试下列3处充氮储能器。 11444-1的零件 二、顶驱主要组成部分 热交换器 风机和刹 车罩 热交换 器 钻井电机 总成（左 侧）右侧 钻井电机 处没有热 交换器 二、顶驱主要组成部分 每月检查1次热交换 器 油池 呼吸 孔 油池盖 垫片 液压油 池 油囊 液压油囊 二、顶驱主要组成部分 每年检查1次 油囊 旋转头齿轮盘 吊环倾斜装置 下内防喷器 背钳液缸 喇叭口 上内防喷器执行机构 反扭矩架 吊环 吊卡 PH-50 管子处理机 二、顶驱主要组成部分 检查背钳液缸主体 气锚绳 背钳液缸钳头 旋转打开 每周 前后扶正环 检查 每天 钳牙 检查 每周 扶正块 检查 每周 喇叭口 检查 零件名称 更换 扶正环 磨损 > 1/8” 扶正块 磨损 > 1/8” 二、顶驱主要组成部分 检查安全夹 每天 安全夹 检查 1 .4 ” 1. 4” 1 ” 1” 1 .4 ” 1. 4” 二、顶驱主要组成部分 安全夹应等距放置 于两个接头的台阶 上 顶驱提环 平衡液缸 二、顶驱主要组成部分 三、顶驱操作 钻井扭矩设定 钻进/旋扣/冲 扣 顶驱转速/扭矩控制 转速调 节手轮 正转/关/反转 冲扣扭矩设定 急停 R.P.M. 转速表 扭矩表 液压泵自 动/开 刹车控制 刹车指示灯 刹车关/自动/ 开 三、顶驱操作 IBOP 控制 IBOP 关指 示灯 IBOP 开/关 三、顶驱操作 管子处理机控制 吊环浮动 吊环 后倾/ 关/前倾 旋转头左转/关/ 右转 背钳 三、顶驱操作 报警控制 钻井电机机过热 风压低 油压低 操作台压 力低 交流驱动故障 报警消除/测 试 三、顶驱操作 • 1关于调速手轮和旋扣开关 • 用旋扣开关时，手轮一定要回到零位。而用手轮时， 旋扣开关一定要置于“钻进”位置。由于转速表的延 时，要缓慢转动手轮，直到工程需要的扭矩值。注意： 在接立根或单根钻进时，钻台面要先打好背钳，旋完 扣冲扣时，操作人员要离开井口，冲口完毕后先将旋 扣开关置于“旋扣”位并观察扭矩表，待扭矩下降到 5000磅英尺以下时，方可将开关置于“钻进”位，以 免背钳弹回伤人。 • 2、关于液泵电机和正反转开关 • 起下钻时，正先将正反转开关置于“关”位，再将液 泵电机置于“运行”位，而需要上卸扣时反之。 四、顶驱操作注意事项 • 3、关于背钳按钮 • 顶驱背钳为液压控制，所以按下背钳按钮后到卡 紧钻具会略有延迟。 • 背钳卡紧钻具分（1）shot pin销入旋转头齿轮锁 紧旋转头和（2）背钳液缸将钳头顶出来夹紧钻具 两个过程。 • 需要打背钳时，按紧背钳按钮不要松开。 • 上扣时，钻具头和保护接头之间扣未带满之前不 要动作背钳，否则会损坏保护接头。 • 打背钳时，保持刹车在OFF状态，否则背钳不会动 作。 四、顶驱操作注意事项 • 在IBOP黄色指示灯亮起状态下，背钳卡紧后会闪 动一次，确认卡紧后方可上扣或卸扣。 • 若按下背钳按钮较长时间后仍未卡紧，松开背钳 按钮按钮然后重新按下，不要试图使旋转头旋转 来让shot pin销入。 • 要使用背钳进行上扣或卸扣之前，先停泵，然后 关IBOP。上扣后需要钻进时先开IBOP,后开泵。 • 卸扣时，扭矩卸开后选出时使用Stand Jump使顶 驱上升，保护丝扣。 四、顶驱操作注意事项 4、关于扭矩设定旋钮 • 将正反开关置于“正转”位，刹车开关至于“开” 位，旋扣开关置于“冲扣”位，然后正时针旋转 冲扣扭矩设定旋钮同时观察扭矩表直至设定到需 要的扭矩值。 • 将正反转开关置于“正转”位，刹车开关至于 “开”位，适当转动调速手轮，然后正时针旋转 钻井扭矩设定旋钮，同时观察扭矩表，直至设定 到工程需要的扭矩值。 • 注意：扭矩设定后，无特殊需要时勿动设定旋钮！ 四、顶驱操作注意事项 5、关于吊环倾斜开关和吊环浮动按钮 • 在游车起升或下放时，确定吊环是否处于浮动位 置，以免吊卡碰挂猴台或其他障碍物，起下钻二 层作业时，司钻和井架工要配合好，当吊环将有 碰挂二层台的可能时，井架工要及时发出信号。 • 当Link Tilt 旋钮打到Tilt或者Drill位置时，旋 钮头不能旋转。因此，若要改变吊环朝向，需要 将吊环复位到自然位置（按下 Link Tilt Float 键）后才能使用Rotate Left/Right旋钮来使旋转 头旋转。 • 若吊环下悬挂有重物（比如钻杆、钻铤等），禁 止使旋转头旋转。 • 若要接单根，需要拉动限位块钢丝绳来使吊环前 摆至鼠洞位置。 四、顶驱操作注意事项 6、关于旋转头开关 • 当吊环处于浮动位置时，可以用此开关可以左右 360°任意旋转吊卡。注意：严谨吊环悬持重物时 旋转旋转头。 7、关于刹车开关 • 此开关用于控制顶驱的盘式刹车。置于“自动” 位时，调速手轮回零刹车，转动调速刹车解除。 平时开关要置于“关”位。当井下扭矩过大顶驱 堵转时，要逆时针慢慢旋转钻井扭矩设定旋钮直 至扭矩回零，以释放钻柱反扭矩，而不要反复用 关开刹车的办法释放，以免损坏盘式刹车。 四、顶驱操作注意事项 • 顶驱刹车为液压盘式刹车，属于静态刹车，因 此，不要使用顶驱刹车来进行主轴减速。 • 需要更换冲管和盘根时，先将刹车打到ON， 然后再卸松或者上紧由壬（冲管盘根丝扣为反 扣）。 • 在复杂工况下，合理使用刹车来防止反扭矩将 扣倒开。 • 预设定上扣扭矩时，可将主电机开关打到正转， 调节Make-Up Current Limit 旋钮，然后将刹车 打到ON,将Drill/Spin/Torque旋钮旋至Torque位 置，观察扭矩表指针，若与需要扭矩不符，调 节Make-Up Current Limit 旋钮，直至达到需要 的扭矩。同时钻具上扣扭矩只需要设置一次， 更换钻具后需要重新设定。 四、顶驱操作注意事项 8、关于仪表、指示灯、报警喇叭、报警休止/ 指示 灯检按钮或紧急停机按钮 • 各指示灯、仪表及报警喇叭可为司钻提示作业状 态和故障。按报警休止/ 指示灯检查按钮可暂时 休止报警，长按可检查指示灯及报警喇叭。 • 紧急停机按钮用于紧急情况，平时勿动。 9、要养成起钻抹丝扣油，组合立根上母接头抹丝扣 油的好习惯，以保证钻柱随时与顶驱上扣的需要。 延长保护接头的使用寿命。 四、顶驱操作注意事项 五、顶驱润滑 第一次使用后更换齿轮油 使用一个月后 更换齿轮油并分析油品 每六个月1次 更换齿轮油滤芯 每三个月1次 拆下、清洗和更换磁性放油嘴 每年一次 齿轮箱润滑系统 第一次换油应该在作业开始后第一个月后进行,这是因为新设 备常带有金属粉末,这类粉末是由于初次磨合产生的。 描述 频率 观察窗 软木球（液面 指示器） 齿轮油滤芯 油品污染警报 装置（红色突 出） 磁性放油嘴 齿轮 油泄 油嘴 齿轮箱润滑系统 齿轮油进油嘴 在顶驱停机状态下检查。 在加油之前检查油面(不要将泡沫认为是油)，确认设备处于“OFF” 状态，在加 入齿轮油前,油嘴附近必须擦干净，加油后,重新检查油面，运转设备并在齿轮 油预热后,重新检查面(不是泡沫面)。 液压油品分析 每6个月 更换液压油 一年（或根据油品分析更早 进行） 更换液压系统滤芯 每3个月 液压系统 五、顶驱润滑 描述 频率 观察窗 软木 球 液压油滤芯 油品污 染警报 （红色 突出） 液压油释 放口 液压系统 液压油加油口 快速接头 公端 防尘堵 头 快速接头 母断 在加入液压油之前,油嘴附近必须清洁。在液压油注油嘴处,从快速接头公端拆 下防尘堵头。从润滑包的母端快速接头处拆下防尘堵头,并与公端接头对接。 用自带手摇泵入液压油直到油面上升至如图所示的观察窗。不允许用电动加 油泵加油防止损坏液压油箱内的油囊。 电机 润滑交流电机 每3个月1次4 润滑风机电机 每3个月1次4 润滑液压泵电机 每3个月1次2 油料品种 电机专用黄油（BLack Pearl EP2 ） 电机专用黄油（BLack Pearl EP2 ） 电机专用黄油（BLack Pearl EP2 ） 五、顶驱润滑 描述 频率润滑点数 电机润滑 黄油嘴 堵头 (1/8”) 黄油嘴 (1/8”) 液压油泵交流电 机（2个）3冲黄 油 交流风机电机 （2个）3冲黄 油 交流钻井电机 （2个）5冲黄 油 拆下并在润滑之后重 新装上堵头 五、顶驱润滑 常规润滑 上盖密封 每周 1 吊耳销子 每周 2 旋转头齿轮 每周- IBOP 启动轭、液缸销子 每天5 IBOP 启动摇臂 每天2 上IBOP阀 每周1 扶正补心 每天4 背钳液缸门 每天2 滑动架总成 每周8 背钳反扭矩架 每周4处 冲管总成 每天1 吊环耳眼 每周4 描述 频率润滑点数 吊环联接器 2 每周 五、顶驱润滑 旋转头联接器， 每周，3冲 上盖密封， 每周，1冲 冲管总成，每 天，1冲 吊耳销子(2)， 每周，两冲 旋转头齿轮盘， 每周 五、顶驱润滑 General Lubrication IBOP 启动液缸销子， 每日，1冲 IBOP 启动轭， 每天，1冲 IBOP 启动轭， 每天，1冲 IBOP 启动摇臂， 两侧各1个，每 天，1冲 反扭矩架管， 每周 背钳液缸门， 两侧各1个， 每天，1冲 吊环耳眼，每 周，抹丝扣油 扶正补心， 两侧各一个 每天，1冲 扶正补心， 每天，1冲 上 IBOP 阀 ¼”管 螺纹 堵头， 每周， 10冲 四、顶驱润滑 滚轮， 每周， 1冲 五、顶驱润滑 谢谢！