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VROCO TDS-11SA顶驱简明作业手册Compendious Operation Manual中油长城钻井有限责任公司顶驱事业部Greatwall Drilling Company .Ltd CNPC Top Drive Department关于本手册VARCO TDS-11SA顶驱是集机、电、液于一体的特殊钻井设备，结构复杂，井场无替代品，一旦出现故障，势必影响钻机的作业，甚至停工。为了保证其正常工作，避免误操作或使用不当导致设备故障和损坏，特制定此手册。 本手册适用于项目管理人员、现场作业指导人员、现场操作人员阅读和执行。本手册是关于VARCO TDS-11SA顶驱的一系列主要操作和不允许操作项目的提示性说明，详细内容请查阅生产商提供的服务手册及相关技术资料。如有疑问，请咨询现场顶驱工程师。使用本手册时，请注意手册内下列术语的含义：注意需要操作者注意的事项重要提示如违反此提示，可能导致设备发生故障本手册解释权归长城钻井有限责任公司顶驱事业部目 录1. 顶驱钻井的特点.2 顶驱与钻机的配套要求. 3. 顶驱的主要参数4. 顶驱作业人员安全守则.5 顶驱安装注意事项. 6 正常作业和操作 钻进.定向钻进.接头上、卸扣.起下钻.7. 顶驱维护、保养与检测.8 特殊作业 处理卡钻事故下套管注水泥.倒大绳.8. 顶驱长期贮存与起用.10使用顶驱时必须避免的操作.顶驱钻井特点和转盘、方钻杆旋转钻井相比，顶驱钻井具有下述主要特点：1 系统可直接以立根（27米）钻进，减少了三分之二的钻柱连接时间。2 省去转盘、方钻杆、大鼠洞，避免了转盘钻井接单根时频繁的常规操作，节省了时间，减轻了工人体力劳动强度，减少人身事故。3. 系统以27米立根钻定向井时，减少了测量次数，容易控制井底马达的造斜方位，节省了定向钻井时间。4. 起下钻时，顶驱系统可在任意高度立即循环钻井液，实行倒划眼起钻和划眼下钻，减少了卡钻事故及由此带来的打捞作业。5. 系统可连续取芯27米，改善了取芯条件，提高了岩芯质量。3 系统具有内防喷器功能，起钻时如有井喷迹象，可由司钻通过顶驱操作台遥控上卸扣装置，迅速实现顶驱与钻具的连接，关闭内防喷器，或循环钻井液，避免事故的发生。顶驱主要参数1. 重量 27000磅2. 功率 400马力2 588千瓦 输出扭矩（连续） 37500英尺磅3. 输出扭矩（ 间歇） 55000英尺磅4. 最大转速 228转/分5. 提升能力 500短吨7. 适用钻具规格 3-1/2 5-1/2英寸（45/8英寸接头） 特别提示：在转速为228转/分钟时，不能够达到最大持续扭矩37,500英尺磅，只能够达到14,500英尺磅。在114转/分以上，是恒功率调速区间，以下是恒扭矩调速区间。顶驱与钻机配套的要求1. 钻机必须给顶驱提供三相交流电源接口，电压：600VAC5%，频率：50HZ/60HZ。2. 在钻井队的配电房内部安装向顶驱单独供电的空气断路器，空气断路器额定电流等级为：1000A。3. 钻机在天车底面安装悬挂顶驱导轨的吊耳，吊耳销孔中心与井口中心的横向距离为30英寸。4. 在立管侧井架83英尺处安装井架电缆夹板。5. 钻机立管升高至73英尺或者22.5米。6. 井架有效高度（天车底面至钻台面的垂直距离）不小于142英尺（43.3米）。顶驱作业人员安全守则 A在安装、拆卸或进行设备维护或修理前，必须遵循下列指令：1 严禁在设备处于运转状态时进行维护和修理工作。2 在工作时必须戴护目镜以防止压力流体或其它的危险。3 断开所有电源后，才可以查找电气系统故障。4 在断开电线前，确认所有电线和终端已注明确保重新接线正确的标记。5 在拆卸液压系统元气件前，必须释放液压系统残余压力, 并采取适当措施防止液压油泄露进入其它电器和机械部件。B必须经常对设备进行经常性维护。不经常进行常规保养将会导致设备损坏或人员伤害等危险。C司钻清晰、无遮挡的视野对安全作业至关重要。D使用、维护设备的人员必须接受必要的培训。 顶驱安装注意事项1 根据起吊物体重量选择合适的吊具。2 初次安装时，在确认井架对正的基础上，确定导轨连接板的连接位置，调整回接板的位置，以使顶驱主轴对正井口。3 控制房接地棒必须与地表下的水分充分接触，或地表下长度大于1.5米，接地电阻小于10欧姆。4 吊升电缆时，保证最小弯曲半径不小于36英寸。5 上提电缆必须缓速平稳，避免挂伤、挂断。6 顶驱操作台的位置必须保证司钻在作业时能够清楚地看到各个仪表。正常作业和操作一. 钻进1. 钻进：A. 设定钻井扭矩程序：（1） 转向开关转到正转“FORWARD”位置。（2） 刹车开关转到“ON”位置。（3） 模式开关转到“DRILL”位置，转动手轮，调整“扭矩电位计”开关，观察扭矩表达到所需扭矩值。（4） 将手轮回零，将转向开关打到中位。（5） 将刹车开关打到“OFF”位置。B. 手轮不允许快速由零位转到所需转速位置，应缓慢转动手轮到所需要的转速。C. 刹车开关的“AUTO”位置是定向钻进时使用的，正常钻进时刹车必须在“OFF”位置。D. 当井下堵转时，首先采取的措施是：保持转速手轮不动，保持堵转扭矩，上提、下放顶驱，找到一个能够恢复旋转的位置。如果以上措施不能够恢复旋转，就必须释放堵转扭矩。释放扭矩的办法是：保持转速手轮不动，非常缓慢地将扭矩设定值减小，这样就可以控制钻具缓慢反转，扭矩值也随之减小，直至为零。这时才可以将转速手轮回零位。E. 司钻操作台为正压防爆, 不允许用高压流体冲洗操作台；定期检查司钻内部元气件，避免生锈或接头松动。F. 对于环境温度低于20情况，顶驱应在很小载荷（小于200A）和很低转速（小于50转/分）的情况下通过转动来预热。G. 在高温潮湿环境下作业，顶驱控制房建议安装除湿器。如果齿轮箱油温生到200以上，应停机或减小载荷使温度低于200以下。二 定向钻进 (井下动力钻具)B 行定向钻井时，使用井下动力马达给钻头提供动力。B. 使用顶驱的刹车功能可轻松定向。C. 使用井下动力钻具时，由顶驱刹车承受反扭矩。注意: 进行定向钻井操作时，应该将顶驱刹车置于“AUTO”。注意：定向钻井上、卸扣时，应确认转盘是锁定的。D. 组合钻井组合钻井指使用井下动力马达钻井时缓慢转动顶驱钻进。使用这 种方法通常用在井斜角已经形成，并且需要保持所获得的井斜角的情况。 注意：司钻控制台上扭矩设置读数必须始终高出正在使用的井下马达最高扭矩输出值的20%。如果不把顶驱的扭矩设置保持在足够的水平来抵消井下马达扭矩， 可能迫使顶驱处于反转状态。连续地反向转动而产生的能量在某些情况下导致动力刹车电阻过热及系统过电压而失效。 三起、下钻1. 起、下钻时的井控在大多数情况下，使用顶驱不会对已建立的井控程序造成重大改变，应当使用在利用顶驱前已建立好的井控程序。 定期活动手动IBOP进行检查保养，防止锈蚀损坏。注意：如果在寒冷环境中工作后长时间关闭内防喷器，钻井泥浆可能会在顶驱、方钻杆软管和立管中冻结。为避免此情况，将一根空气软管接到顶驱的保护接头上。把顶驱，水龙带和立管中的泥浆吹回到泥浆池里。定期检查此设备以确保它没有结冰。2 设定上扣扭矩 1) 转到正转“FORWARD”位置。 2) 刹车开关转到“ON”位置。 3) 模式开关转到“TORQUE”位置。转动手轮。调整“扭矩电位计”开关，观察扭矩表达到所需扭矩值。 4) 手轮回零，将转向开关打到中位。 5) 将刹车打到“OFF”位置。 2. 不可以超载荷使用“吊环倾斜功能”（在“倾斜”状态下，吊卡负荷不可以大于一吨）。四 、卸扣1. 确保驱动系统中已预设合适的扭矩和转速。 2. 确保顶驱的保护接头丝扣与钻具丝扣规格相符。 3. 在接头丝扣上涂抹适当的丝扣油。 顶驱的维护、保养及检测A. 必须对设备进行经常性维护；不经常进行常规维护保养将导致设备损坏和人员伤害等危险。 B. 顶驱作业过程中，每天必须保证10-15分钟的维护保养时间。在工作量负荷大的情况，需要更频繁的保养和检查。C. 顶驱齿轮箱是在重载和震动负荷载荷的工况下工作的，要求齿轮油满足AGMA标准的EP规格，且在齿轮箱内部工作温度下具有最低100SUS黏度。D. 更换齿轮油时，收集和检查齿轮箱磨屑，以检查齿轮箱齿轮及轴承的磨损情况。E. 必须使用厂商推荐的适合环境温度的品牌、规格的液压油；确保加油工具清洁；在加入液压油前，油嘴附近必须清洁。F. 根据维护保养规程对顶驱机械配合部位定点、定时、定量进行润滑；在恶劣工况下，如大载荷或极端温度、腐蚀性气体等，需要更频繁的润滑。G. 每年或工作3000小时，检查主轴轴向跳动、齿轮啮合间隙。H. 每年或工作3000小时，对顶驱所有承载部件的表面进行MPI探伤，以检查是否有损坏或裂纹，如有超过1/16英寸的浅坑或锈损的部件，必须更换。I. 顶驱工作5年或15000小时以上，必须对所有承载部件的全部表面（包括内表面）进行MPI探伤, 以检测是否存在金属疲劳或裂缝。主要承载部件如下： 。主轴（下半部） 。提环 。承载环 。上下IBOP 。吊环联结器 。主轴接头 特殊作业一震击与常规方钻杆钻井系统不同， 当上提或震击卡住的钻杆，顶驱允许有泥浆循环及扭矩作用于钻杆。如果使用顶驱不能松开钻杆，则可使用震击。 不要在用吊卡悬挂钻具的情况下震击。注意: 如果需要, 操作震击钻杆时可以加上扭矩。 a. 确认吊卡在钻杆上是闭合的。b. 使泥浆泵保持运行。 c. 使用模式选择开关, 选择钻进。 d. 把扭矩设定到所需要的值。注意:一般情况下，扭矩应设定为上扣扭矩的 80%。 e. 以顶驱升降钻具来开始震击。 f. 当钻具开始旋转，在松开的点的区域小幅升降顶驱。 g. 逐渐增加移动距离直到障碍物被清除。 关键提示：在任何震击操作后一定要根据检查表对顶驱进行彻底检查。关键提示：如果震击时间超过八小时, 或震击过程非常艰难, 一有机会就应对负载通道进行彻底的检查。2. 钻柱爆炸松扣作业在某些情况下需要把卡住的钻柱部分同未卡住的部分分开。最好的方法是在紧靠卡住部位的上方连接处加上反向扭矩并装上炸药进行引爆。把反转扭矩设为上扣扭矩的 70% 。 a. 把钢丝绳工具和炸药放在需要爆炸松扣的连接部位。 b. 使用模式选择开关, 选择钻井。 c. 使用主轴转向开关, 选择反转。d. 用小幅升降顶驱的方法把反向扭矩加在钻柱上。e. 确定中位重量，然后引爆炸药。 f. 监测指重表显示器和钻柱的旋转。 注意： 当钻杆松开时，钻柱应自由旋转(反向)。 如果钻杆在正确的位置离开，指重表显示器的读数不会有大的改变。重要提示: 如果指重表显示器的读数下降, 可能是钻杆在预期的连接处的上方断开。如发生此事，不要提升。可能需要重新进行对扣连接。在采取进一步的行动之前先对情况进行评估。 二. 下套管下套管没有别的特别要求，可以按照平常的操作程序进行操作。使用顶驱下套管有以下好处： 1. 下套管时连接到顶驱上的灌注工具可以直接提供灌注。 2. 吊环倾斜和平移功能可以用来帮助操作并和套管对扣。 3. 使用长度大于12英尺的吊环时，不要使用倾斜功能。注意： 如果使用9英尺吊环，可以使用“吊环倾斜”功能，但是在从大门坡道提起套管以前，一定首先将“倾斜”设置为“浮动”，然后才可以提升顶驱。三. 注水泥作业注入水泥时：除非绝对需要，一般不要用顶驱注水泥。注水泥过程会造成顶驱泥浆通道磨损；如果水泥凝固，将对顶驱造成无法弥补的破坏。如果从顶驱的吊卡上悬挂一水泥头，应确保下列事项： i. 吊环要有足够的长度。 ii. 吊卡确定关闭。重要提示:当使用一个导流式水泥头，一些水泥可能会流过中心管和泥浆阀。水泥注入完成后，必须冲洗中心管、泥浆阀和下面的防喷阀。活动泥浆阀和防喷阀，确保没有水泥驻留在阀腔内。以保证它们能正常操作。 四. 倒大绳重要提示：应该将顶驱大部分重量由固定在转盘中的单根钻杆承受, 除非焊接的顶驱天车悬挂板，可以承受27吨的重量。其余游动系统的重量必须由天车吊链承担。 注意：进行倒大绳操作时，可以让泥浆保持循环。1. 在天车或井架上安装一个的吊链或者钢丝绳，这个吊链或者钢丝绳必须能够承担顶驱、水龙头和游车的全部重量，并且有不小于2的安全系数。注意: 估算这个吊链的长度，以便其能载着顶驱、水龙头、和游车降到钻台面。 2. 把单根用长卡瓦固定在转盘内。3 顶驱主轴与井口中的单根连接。 4. 提升顶驱，取出卡瓦。5. 下放顶驱和单根。 注意: 把顶驱降到井口，把吊环尽可能向后倾斜。6. 当吊链接近绷紧的时候，停止下放顶驱。7. 固定卡瓦。8. 此时才可以开始倒大绳作业。9. 吊链或者钢丝绳的两端固定和承受载荷的能力都很重要，必须认真对待，由专业人员负责。顶驱的长期储存A. 室内存贮时，应将顶驱主机连同运输架覆盖。室外存贮时，应置放在集装箱内。B. 避免大幅度的环境温度变化和高闻度环境，理想的环境应是清洁干燥的。C. 在运输前在所有的裸露的金属面加涂防锈油；应定期检查金属表面是否生锈，及时涂抹防锈油。D. 覆盖所有出口，以防进水。给钻井马达一定的通风空间，不要使用干燥剂。E. 在存贮期间，应定期转动电极和齿轮箱以使润滑油均匀分布。室内贮存时三个月一次；室外贮存时，一个月一次。存贮后的顶驱使用1. 去除所有防锈油和锈迹。要特别注意所有的顶驱承载