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第6章 VARCO顶驱操作规程1 适用岗位电气工程师、机械工程师（机械工长）、钻台大班、司钻、副司钻。2 主要技术参数表1 VARCO顶驱技术参数表名称参数值交流钻井电机功率:800HP(2*400HP)额定转速：2400rpm变频器西门子 (800HP 600VAC)电机制动系统类型：液压钳式盘刹刹车扭矩：30000ftlb电机冷却系统方式：强制风冷功率：5HP（3KW）交流电机（两台）转速：3600rpm电压、频率、相位：575V、60Hz、3满负荷电流：5.5A罩体：防爆式1级接地环境温度：40风量：每个电机1400立方英寸每分钟齿轮箱类型：单级双减速齿轮系统传动比：10.5:1减速齿轮箱润滑类型：强制润滑储油池容量：15加仑液压系统功率：10HP,1800rpm,交流电机储油池容量：25加仑系统技术参数重量：12.3吨工作高度：18英尺（5.4米）电源要求：700KVA、575-600V、50、60Hz功率：800HP连续扭矩：37,500磅.英尺间歇扭矩：55,000磅.英尺提升能力：500短吨满功率下最大转速： 228rpm管子处理器PH-50 ：扭矩，50,000磅英尺；额定压力：2000psi,4到7.5英寸最大外径工具接头PH-70：扭矩，75,000磅英尺；额定压力：2000psi,4到8.5英寸最大外径工具接头允许使用钻具范围3 1/2 ”-6 5/8”3 结构图图1 VARCO顶驱结构图司钻台控制面板序号名称名称类型功能1VDC PRESS LOSS司钻台压力低红色指示灯当检测到司钻台的压力低时，指示灯闪烁并发出警报声。按下警报关闭按钮警报声停止，而指示灯持续亮直到故障排除。2MAKE-UPCURRENT LIMIT0MAX上扣扭矩电流限制0最大仪表上扣操作工作时设置最大允许上扣扭矩。扭矩可以通过设置刹车和调节上扣扭矩电流限制进行调节；升高或降低扭矩表显示的读数。3DRILL MOTOR OVERTEMP钻井电机过热红色指示灯当检测到一个电机过热时，指示灯闪烁并发出警报声。按下警报关闭按钮警报声停止，指示灯持续亮直到故障排除。4OIL PRESS LOSS油压低红色指示灯当检测到齿轮润滑系统油压低时，指示灯闪烁并发出警报声。按下警报关闭按钮警报声停止，而指示灯持续亮直到故障排除。5TORQUE WRENCHPUSH HOLD管子处理器背钳开关按钮开关按下按钮并保持时，背钳关闭和止动销止动。6ROTATELEFT/RIGHT管子处理器旋转头左/右3位开关当保持在左位时，旋转头向左旋转；保持在右位时，旋转头向右旋转；松开时，开关自动返回中位。7（PIPEHANDLER）LINK TILTDRILL/OFF/TILT吊环钻进/关闭/倾斜3位开关设置为钻进（DRILL）时，吊环液缸收缩到标准的钻进位置；设置为倾斜位置时，液缸伸长到便于上扣操作位置；设置为关闭位置时吊卡保持在当前位置。8LINK TILT FLOAT管子处理器吊环浮动绿色按钮按下按钮时，吊环浮动到中心位置。9IBOPOPEN/CLOSE内防喷器打开/关闭2位开关打开位，启动液缸伸长，打开内防喷器，关闭位，启动液缸收缩，关闭内防喷器。10IBOP CLOSED内防喷阀关闭琥珀指示灯当液压作用在液缸上时，内防喷器关闭指示灯亮。11BRAKEOFF/AUTO/ON刹车关闭/自动/打开3位开关设置为打开（ON）时，制动电磁阀供电处于制动状态，指示灯亮。设置到AUTO时，当油门打开时松开制动，油门关闭时，制动工作。设置为关闭（OFF）位置时，制动松开。12BRAKE ON刹车制动红色指示灯制动电磁阀供电时，指示灯亮显示制动状态13EMERGENCY STOP紧急停车菌形按钮按下时，关闭所有操作，开关与变频器连接。14THROTTLE0MAX钻井油门0最大仪表控制钻井速度。钻具转速在转速仪表上显示。15TORQUE050000ftlb扭矩表050000ftlb表010VDC显示钻杆扭矩，单位ft/lb。在钻井模式中，扭矩由钻井扭矩仪表设置；在上扣模式中，由上扣限制仪表设置。16RPM0250rpm转速表0250rpm表010VDC显示钻杆转速，单位rpm。转速通过钻井油门控制。17DRILL/SPIN/TORQUE钻进/旋扣/扭矩3位选择开关钻进（DRILL）位选择标准的钻井模式，旋转速度由钻井油门控制，最大扭矩由钻井扭矩仪表控制；旋扣（SPIN）模式是固定速度模式；扭矩（TORQUE）模式是上扣模式；在扭矩模式，扭矩快速升高到上扣扭矩限制仪表设置的扭矩。18BLOWER LOSS鼓风机失 风红色指示灯当检测到鼓风机故障时，指示灯闪烁并发出警报声。按下警报关闭按钮警报声停止，而指示灯持续亮直到故障排除。19ALARM SILENCE/LAMP CHECK警报关闭/灯检测按钮开关当警报声响时用于关闭警报，而指示灯持续亮直到故障排除。如果故障在5分钟内没有排除，再一次发出警报。当按下这个开关保持两秒钟，司钻台上的所有指示灯亮，可用于检测指示灯。20HYDRAULIC POWER AUTO/ON液压系统自动/启动2位开关设置为自动（AUTO）时，通过PLC命令启动液压泵；设置为启动（ON）位时，忽略操作模式启动液压泵。21COUNTERBALANCEDRILL/STAND JUMP平衡系统钻进/立柱上跳2位开关在钻进（DRILL）模式，平衡启动器接受足够的压力平衡TDS的重量；在立柱上跳（STAND JUMP）模式，钻杆卸扣时平衡启动器接受足够的压力平衡TDS，保护接头螺纹。22DRIVE FAULT驱动故障红色指示灯当检测到司钻台故障时，指示灯亮并发出警报。按下关闭警报按钮关闭警报，指示灯持续亮直到故障排除。23REVERSE/OFF/FORWARD反转/停止/正转3位开关控制在钻进和上扣操作中钻井电机的旋转方向。24DRILL TORQUE0MAX钻井扭矩0最大仪表钻进操作期间，通过设置变频器中的电流限制来设置最大允许钻井扭矩。扭矩可以通过设置制动和调节钻井扭矩仪表进行调节，升高和降低在扭矩表中显示的扭矩值。4 操作前检查表2 操作前检查表项目检查内容及要求注意事项（提示、警示、严禁）启动前检查1、确认所有电源开关均已上电，电源正常。2、目测顶驱本体部件有无明显损伤损坏、管线有无泄漏、螺栓安全装置等有无松动脱落。3、目测游动电缆（管线）行程、吊环旋转、倾斜范围内是否有干扰物存在。4、司钻操作台按扭初始位置的检查，每种顶驱设备的操作按扭都有一个默认的初始位置，在开机前必须按照相关操作说明确认是否在初始位置，否则容易造成误操作事故。5、接班后操作顶驱要首先查看设备运转记录，了解前一个班次作业过程中设备的运转情况，尤其对上班次存在的问题加以关注或者及时解决。司钻台一般都装有正压防护装置，以防止危险性气体地进入，当 PLC上电时，需要检测司钻台内部的微压开关信号，当气压达不到要求就会产生报警信号，直到达到要求方可解除。按下【复位/静音】按钮3分钟，测试司钻操作台所有指示灯。VARCO-11SA操作面板需要按下【静音/复位】按钮3 秒钟，可以测试司钻操作台所有指示灯，所有指示灯正常才可以启动系统，否则需要尽快更换指示灯，防止显示功能不正确造成间接损失5 操作步骤表3 操作步骤表步骤及要求注意事项（提示、警示、严禁）1、启动系统：1）进入变频房，打开空调，温度调节在摄氏2025度之间2）合上PLC电源开关，将PLC扳到”ON:”状态。3）合上主变频器空气开关。4）合上风机和油泵电机控制开关。如果界长期降雨或顶驱装置较长时间未运行,在启动顶驱装置之前，应先加热两台主电机，以保证其干燥和绝缘性，从而保证主电机能正常安全地工作，用空调热风为变频房除潮。主电机加热：通过【电机加热】开关，启停加热器，通过PCL/MCC柜的加热器指示灯指示运行状态。加热器工作时启动主电机，加热器将自动停止运行。主电机运行时，不能启动加热器。主电机风机：选择主电机正反转开关启动主电机冷却风机和油泵电机。液压系统设置为自动时，通过PLC控制启动冷却风机和油泵电机，设置为启动时，将直接启动油泵电机和右侧冷却风机。司钻台操作：1） 【钻井扭矩限定】手轮缓慢离开零位，设定为需要的扭矩。2） 将【旋转方向】开关扳倒：正向“位置。【转速设定】手轮缓慢离开零位，主电机按手轮给定转速正向旋转。1、【转速设定】手轮零位且系统未运行时，【操作选择】、【旋转方向】开关动作有效，否则无效。2、启动主电机时，为确保设备安全，钻井扭矩限定值不易过高，可在主轴旋转后，增加钻井扭矩限定值。3、启动主电机前，必须确认刹车状态与钻井扭矩限定值是否正确。一、钻进1、 接立根钻进程序1）钻完井中立根，直到保护短节离钻台0.6米高，立根停止旋转。2）提起钻柱，坐放卡瓦，使接头处离钻台0.8 英尺高。3）启动钻井电机开关从正转换到反转。4）停止泥浆循环，关闭上内防喷器。5）制动开关设置为自动 （AUTO） 。6）管子处理器背钳夹紧钻杆。7）TDS-11SA模式设置到扭矩（TORQUE）并松开开关，当接头断开时，TDS-11SA模式返回到钻进（DRILL）。8）使用钻井电机，旋出连接扣同时用绞车起升TDS-11SA，或者安装平衡系统，则使用立柱上跳。当钻杆卸扣时，立柆上跳提升顶驱脱离母扣。9）关闭对扣（SPIN）模式，立柱上跳停止工作。打开钻杆吊卡。10）提升顶驱离开井口，起升顶驱到二层台位置接下一根立根。11）并倾斜吊环/吊卡到井架工位置。12）吊卡卡在下一根立根上，吊环倾斜复位。13）提升使立根离开放置区，清洗立根接头，在钻杆接头上涂丝扣油。14）使立根与钻台上的钻杆接头连接。15）用液气大钳上紧钻杆接头。16）启动钻井电机的开关从反转到正转。17）启动顶驱开关到对扣（SPIN）模式。18）缓慢下放大约0.4米，使顶驱与立根上部接头对扣连接。19）缓慢下放接头到母扣处，背钳夹紧钻杆母扣。20）启动扭矩（TORQUE）模式，保持大约10秒钟。上扣扭矩必须预先设置。观察整个上扣中扭矩表中的读数。21）打开背钳，打开吊卡，打开内防喷器。22）提升取出卡瓦。23）启动泥浆泵。24）启动钻进（DRILL）模式。钻进。2、 接单根钻进程序1）钻完井中单根，提升大约0.8米，停止泥浆循环，关闭上内防喷器，坐放卡瓦，管子处理器背钳夹紧钻杆。2）TDS11SA钻井电机在扭矩模式（TORQUE）反转，断开保护短节和钻柱间的连接，松开背钳。3）打开吊卡提升TDS-11SA。4）吊环倾斜使吊卡到鼠洞中单根位置，锁死吊卡，卡住单根。5）把单根提出鼠洞，当接头离开钻台时，放松吊卡，使单根到中心位置。6）对正钻台上钻柱接头，下放TDS-11SA，使增加的单根沿对扣导向槽直到保护短节与新的接头连接。7）使用B形钳夹紧井口钻杆母扣，使用TDS-11SA电机在TORQUE模式，上紧连接。8）提升顶驱，取出卡瓦，打开内防喷器，启动泥浆泵，钻进。3、 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，稍微旋转调速手轮，调整钻井扭矩电位计旋钮，观察扭矩表达到所需扭矩值。4）将调速手轮旋回“零位”。将刹车开关打到“OFF”位置。钻井操作注意事项1.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。2.刹车开关的“AUTO”位置是定向钻进时使用的，建议正常钻进时刹车在“OFF”位置。3.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，非常缓慢地将钻井扭矩设定值减小，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。这时才可以将调速手轮回零位。4.司钻操作台为正压防爆，内放干燥剂除湿；不允许用高压流体冲洗操作台；定期检查司钻操作台内部元气件，避免生锈或接头松动。在使用大尺寸钻头打表层或在某段地层出现非顶驱故障原因的剧烈震动时，应该适当降低转速，以避开顶驱共振点，避免顶驱因剧烈震动造成损坏。二、定向钻井作业1、定向钻井1）把钻具和动力马达下到井里至钻头接近井底。2）将转向开关置于“FORWARD”。 3）将模式选择开关置于“SPIN”4）降低顶驱使钻具接触到保护接头，等待旋扣完成。 5）把背钳置于钻具接头母扣上，闭合背钳。 6）将模式选择开关置于“TORQUE”。把扭矩增加到根据丝扣和连接方式所要求的设定扭矩值。 等待主轴输出扭矩增加到所需要的值，紧扣后，松开背钳，再将模式选择开关打回“DRILL”位置。将IBOP置于“ON”，启动泥浆泵。将顶驱刹车开关置于“ON”。（如果钻井工艺允许钻具旋转，且卡瓦内又没有存储扭矩的情况可以取消该步骤，直接到下一步骤）提升游车，取出卡瓦。11）降低顶驱，将转向开关至于“FORWARD”，开始钻进。2、定向钻井中钻具方位的调整1）将模式选择开关置于“DRILL”，将转向开关置于“FORWARD”。 2）旋转调速手轮， 缓慢调节钻井扭矩设定电位计，当顶驱的输出扭矩大致同井下动力钻具产生的扭矩相等时，将钻具旋转到所需要的方位，松开刹车，继续调节钻井扭矩设定电位计控制主轴旋转方向。 同时测量井下动力钻具方向。3）井下动力钻具方向确定合适以后，立即将主轴“刹车”，将调速手轮旋回零位。4）开始钻进。3、定向钻井时的上卸扣1）放置卡瓦，将钻具卡在锁住的转盘内。2）松开刹车。3）关掉泥浆泵。 4）观察立管压力计并等待泥浆泵压力降到零。 5）使用IBOP开关，选择“OFF”。 用大钳夹紧井内钻具。6）将转向开关置于“REVERSE”。7）按下并保持背钳按钮，将模式选择开关置于“TORQUE”，开始卸扣。8）当主轴/钻具接头丝扣松开并转动1/2圈，松开背钳按钮，打开“立柱上跳”开关，将模式选择开关置于“SPIN”，等待接头彻底卸开。9）松开并移走大钳，提升游车使顶驱离开钻具接头丝扣10）当接头完全卸开时，将模式选择开关置于“DRILL”。11）把顶驱提升到足够的高度，使吊卡能够卡住下一根立柱的上部母扣接头。12）提起立柱。13）提升顶驱直到立柱底部的公扣高于井口钻具的母扣接头。14）将转向开关置于“FORWARD”。15）将模式选择开关置于“SPIN”。16）降低顶驱将立柱的下端导入井内的钻具母扣中。17）把B形大钳置于井口钻具的母扣接头上。18）降低顶驱直到立柱上部母扣接头接触到保护接头，等待旋扣完成。19）模式选择开关置于“TORQUE”，直到钻具与钻具和钻具与主轴旋紧。20）将模式开关置于“DRILL”。转向开关置保持在“FORWARD”。21）移走大钳。22）使用IBOP开关，选择“ON”。23）启动泥浆泵。24）将刹车闭合（如果钻井工艺允许钻具旋转，且卡瓦内又没有存储扭矩的情况可以取消该步骤，直接到下一步骤）。25）提升游车。26）取出卡瓦。27）开始钻进。1、 进行定向钻井操作时，根据钻井工艺要求钻具不旋转时，应该将顶驱刹车置于“ON”；在其他定向井工艺过程允许钻具旋转时，刹车均置于“AUTO”位置。2、定向作业中顶驱钻井扭矩设置必须大于动力钻具的最大输出扭矩。如果在复合钻井过程中发现顶驱反转，必须立即加大钻井扭矩的设定值。3、当使用井下动力马达钻井时，应保证顶驱刹车扭矩值大于动力马达的最大扭矩输出值，因此需要经常检查刹车是否可靠。4、为避免损坏钻具接头的丝扣, 当卸扣时不要让顶驱重量作用在钻具接头丝扣上。三、接、卸钻具接、卸钻具操作前，必须先按规定程序设定好上卸扣扭矩。开始此程序时先做以下事情： 确保驱动系统中已预设合适的扭矩和转速。 确保顶驱的保护接头丝扣与钻具丝扣规格相符。 在接头上涂抹适当的丝扣油。 接、卸钻具的具体操作程序在前面的“用立柱、单根钻井”中已经讲到，跟前部操作相同，此处不再重复。将顶驱和钻具相接时，应将背钳在钻具接头处夹紧。给顶驱和多个接头同时上扣时，应将大钳扣在卡瓦夹紧的钻具接头上。四、起下钻起下钻采用常规的方式进行。为加强井架工扣吊卡的能力和减少起下钻时间，可以使用吊环倾斜装置使吊卡靠近井架工。起钻过程中如遇到缩径或键槽，可在井架任一高度用钻井电机将顶驱接到立根上，立即建立循环和旋转活动钻具，使钻具通过遇阻点。在大多数情况下，配置顶驱不会对井队已建立的井控程序造成重大改变。应当坚持使用在配置顶驱前已建立好的井控程序。只是在起、下钻过程中，钻柱内的井涌（喷）液体控制要考虑使用顶驱所配备的内防喷器。除此之外，还应配备以下设备： 一个常规的回压凡尔（井队配备）。内防喷器拆卸工具（用来拆卸内防喷器执行机构）。内防喷器及其执行机构应定期清洗和维护。重要提示：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、水龙带和立管中冻结。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。起、下钻时应使用液压大钳按照标准程序接卸钻具。可以使用“吊环倾斜功能”协助井架工和钻工排放钻具。但是，不可以超过载荷使