VARCO顶驱培训解析实用教案

1、一、顶驱概述(i sh) 为了解决(jiju)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

2、。连续输出扭矩37500ft.lb（50842N.m），转速范围 0228rpm。第1页/共47页第一页，共48页。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(yfng)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(i sh)第2页/共47页第二页，共4

3、8页。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(lodng qind)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(i sh)第3页/共47页第三页，共48页。一、顶驱的概述(i sh) TDS-11SA TDS-11SA顶驱技术参数：重量(zhng

4、ling)(zhngling)：2700027000磅（12300kg12300kg，含固定撬重13600Kg13600Kg）功率：800800马力输出扭矩( (连续) )：3750037500英尺磅间隙扭矩( (间隙堵钻时) ) ：5500055000英尺磅满功率时最大转速：228228转/ /分提升能力：500500吨第4页/共47页第四页，共48页。 TDS-11SA TDS-11SA顶驱技术参数：管子处理机：PH-50PH-50（5500055000英尺磅 扭矩）钻井电机：reliance AC-575 VACreliance AC-575 VAC（2 2* *400400马力）电机刹

5、车：液压盘式刹车电机冷却系统：强制风冷，2 2* *5 5马力电机，36003600转/ /分变速箱：斜齿轮2 2级减速，减速比：10.510.5：1 1变速箱润滑(rnhu)(rnhu)：强制润滑(rnhu)(rnhu)，油量68.19L68.19L（1515加仑）液压系统：1 1个1010马力电机，油量：113.65L113.65L（2525加仑）一、顶驱概述(i sh)第5页/共47页第五页，共48页。一、顶驱概述(i sh)第6页/共47页第六页，共48页。05010015020025005,00010,00015,00020,00025,00030,00035,00040,00045

6、,00050,00055,000转速 (rpm)扭矩 (ft.lbs)转速(zhun s)-扭矩曲线图22837500一、顶驱概述(i sh)第7页/共47页第七页，共48页。 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(zhyo)组成部分第8页/共47页第八页，共48页。大齿轮主轴总成齿轮箱外壳齿轮箱小齿轮复合(fh)齿轮二、顶驱主要(zhyo)组成部分第9页/共47页第九页，共48页。百叶窗电机(dinj)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(dinj)和盘刹之间）气流(ql

7、i)冷却风道排出气流二、顶驱主要组成部分第10页/共47页第十页，共48页。主电机(dinj)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(m sn),应调整卡钳上的螺栓；当制动片厚度已磨损(m sn)到制造商所提供的下限时,应立即更换；二、顶驱主要(zhyo)组成部分每月检查1次卡钳和制动片第11页/共47页第十一页，共48页。调节(tioji)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(zhyo)组成部分第12页/共47页第十二页，共48页。液压系统液压系

8、统完全安装于顶驱之上, ,无需地面(dmin)(dmin)设备。电机马达为10HP10HP，1800RPM,1800RPM,交流, ,驱动两台液压泵及整个液压系统。其中1 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(zhyo)组成部分第13页/共47

9、页第十三页，共48页。液压系统(xtng)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(zhyo)组成部分第14页/共47页第十四页，共48页。主液压管汇液压油箱(yuxing)M10马力(ml)交流电机系统(xtng)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

10、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、顶驱主要组成部分第15页/共47页第十五页，共48页。蓄能器压力(yl)预冲蓄能器设定值端口平衡蓄能器(728in 排量) 900psi 预冲压力CBIBOP延时蓄能器(30in 排量) 800psi 预冲压力C4系统蓄能器(125in 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(xtng)停机状态下且平衡系统(xtng)状态阀处于Shut down位置时,在液压阀汇

11、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(ln jin)二、顶驱主要组成部分第16页/共47页第十六页，共48页。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(zhyo)组成部分每月检查(jinch)1次热交换器第17页/共47页第十七页，共48页。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(zhyo)组成部分每年(minin)检查1次油囊第18页/共47页第十八页，共48页。 旋转头齿轮盘

12、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(gun zi)处理机二、顶驱主要(zhyo)组成部分第19页/共47页第十九页，共48页。检查(jinch)背钳液缸主体气锚绳背钳液缸钳头旋转(xunzhun)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标准扶正环磨损 1/8”扶正块磨损 1/8”二、顶驱主要(zhyo)组成部分第20页/共47页第二十页，共48页。检查(jinch)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(zhyo)组成部分安全夹应等距放置于两个接头(ji tu)的台阶上第21

13、页/共47页第二十一页，共48页。顶驱提环平衡液缸二、顶驱主要(zhyo)组成部分第22页/共47页第二十二页，共48页。三、顶驱操作(cozu)钻井扭矩设定钻进/旋扣/冲扣顶驱转速(zhun s)/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/开第23页/共47页第二十三页，共48页。刹车(sh ch)控制刹车指示灯刹车关/自动/开三、顶驱操作(cozu)第24页/共47页第二十四页，共48页。IBOP 控制(kngzh)IBOP 关 指示灯IBOP开/关三、顶驱操作(cozu)第25页/共47页第二十五页，共48页。管子(gun zi)处理机控制吊环

14、浮动吊环 后倾/关/前倾旋转头 左转/关/右转背钳三、顶驱操作(cozu)第26页/共47页第二十六页，共48页。报警(bo jng)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(cozu)第27页/共47页第二十七页，共48页。1 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(yuy)(yuy)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

15、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 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(cozu)注意事项第28页/共47页第二十八页，共48页。 3 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 1）shot pinshot pin销入旋转头齿轮锁紧旋转头和（2 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，

16、保持刹车在OFFOFF状态(zhungti)(zhungti)，否则背钳不会动作。四、顶驱操作(cozu)注意事项第29页/共47页第二十九页，共48页。 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(xunzhun)头旋转(xunzhun)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，扭矩卸开后旋出时使用Stand Jump使顶驱上升，保护丝扣。四、顶驱操作(cozu)注意事项第30页/共47页

17、第三十页，共48页。4 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(shdng)(shdng)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(cozu)注意事项第31页/共47页第三十一页，共48页。5、关于(guny)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

18、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，旋转头不能旋转。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(cozu)注意事项第32页/共47页第三十二页，共48页。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

19、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(zhzh)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(cozu)注意事项第33页/共47页第三十三页，共48页。 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(shngjn)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。

20、 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(cozu)注意事项第34页/共47页第三十四页，共48页。8、关于仪表、指示灯、报警(bo jng)喇叭、报警(bo jng)休止/ 指示灯检按钮或紧急停机按钮各指示灯、仪表及报警(bo jng)喇叭可为司钻提示作业状态和故障。按报警(bo

21、jng)休止/ 指示灯检查按钮可暂时休止报警(bo jng)，长按可检查指示灯及报警(bo jng)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(cozu)注意事项第35页/共47页第三十五页，共48页。五、顶驱润滑(rnhu)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(rnhu)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(ch

22、 c)磨合产生的。 描述频率第36页/共47页第三十六页，共48页。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(rnhu)系统齿轮油进油嘴在顶驱停机状态(zhungti)下检查。在加油(ji yu)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(ji yu)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)。第37页/共47页第三十七页，共48页。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(xtng)五、顶驱润滑(

23、rnhu)描述(mio sh)频率第38页/共47页第三十八页，共48页。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(xtng)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(din dn)加油泵加油防止损坏液压油箱内的油囊。第39页/共47页第三十九页，共48页。电机(dinj)润滑交流(jioli)电机每3个月1次4润滑(rnhu)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第40页/共47页第四十页，共48页。电机(dinj)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(zhhu)重新装上堵头五、顶驱润滑(rnhu)第41页/共47页第四十一页，共48页。常规(chnggu)润滑上盖密