当前位置:首页 >> 能源/化工 >>

北石顶驱操作手册


顶部驱动钻井装置
操 作 手 册
型号: DQ70BSC
Serial No: 06032





本产品的设计、制造和服务依据以下质量保证体系: GB/T19001:2000 idt ISO9001:2000《质量保证体系》 API Spec Q1《石油与天然气工业质量程序规范》 本手册包含与顶驱操作、使用和维修有关的技术信息。关于本产品的其他 技术性说明分别包含在以下文件中: 《操作手册》 《电气手册》 《液压手册》 《安装调试手册》 《维护保养手册》 《电控房使用手册》 《数据备份及恢复手册》 《HSE 手册》 《电气图册》 《机械图册》 《液压图册》 由于顶部驱动装置产品根据顾客的使用工况和特殊要求而进行个性化设 计,故针对本产品的技术文件可能不适用于同型号的其他产品,在使用技术文 件时应当核对产品型号和编号。 对于随机文件中没有涉及的内容,以及安装、使用和维护中的其他问题, 如果需要,请与制造厂联系: 电 传 话: 真: 010-62097381 010-62097613 bpm.zhaojing@vip.163.com 北京市 海淀区 志新路 41 号 100083

电子邮件: 地 址:

邮政编码:





1 2 2.1 2.2 2.3 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5 4.1.6 4.2 4.2.1 4.2.2

安全须知.................................................................................................................1 安全操作提示 .........................................................................................................2 电气安全操作提示 .................................................................................................2 液压安全操作提示 .................................................................................................3 井控安全操作提示 .................................................................................................3 主要技术参数 .........................................................................................................4 基本参数.................................................................................................................4 钻井参数.................................................................................................................4 电动机参数.............................................................................................................5 冷却风机.................................................................................................................5 液压盘式刹车 .........................................................................................................5 电气控制系统 .........................................................................................................5 减速箱.....................................................................................................................5 管子处理装置 .........................................................................................................6 液压控制系统 .........................................................................................................6 结构与工作原理 .....................................................................................................7 动力水龙头.............................................................................................................8 主电机与风冷电机 .................................................................................................9 刹车装置...............................................................................................................10 减速箱................................................................................................................... 11 冲管盘根总成 .......................................................................................................12 提环 ......................................................................................................................13 鹅颈管...................................................................................................................13 管子处理装置 .......................................................................................................14 回转头...................................................................................................................15 内防喷器...............................................................................................................15

4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6 4.3 4.4 4.4.1

遥控内防喷器控制机构........................................................................................17 倾斜机构...............................................................................................................18 背钳 ......................................................................................................................18 丝扣防松机构 .......................................................................................................21 导轨与滑车...........................................................................................................21 电气传动与控制系统............................................................................................22 电气系统的组成 ...................................................................................................23

4.4.1.1 电控房内的驱动系统与 PLC................................................................................23 4.4.1.2 电控房外的控制站 ...............................................................................................23 4.4.1.3 主动力电缆与辅助控制电缆 ................................................................................27 4.5 4.5.1 4.5.2 4.5.3 5 5.1 5.2 5.2.1 5.2.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.6.1 5.6.2 5.6.3 5.6.4 液压传动与控制系统............................................................................................27 液压源...................................................................................................................27 控制阀组...............................................................................................................28 管路系统...............................................................................................................37 操作程序...............................................................................................................38 启动前的检查 .......................................................................................................38 电气系统的启停 ...................................................................................................39 启动系统...............................................................................................................39 停止系统...............................................................................................................39 液压系统的启停 ...................................................................................................40 主电机加热...........................................................................................................41 主电机冷却风机 ...................................................................................................41 司钻操作台...........................................................................................................42 钻井模式...............................................................................................................42 钻井模式下的反转操作........................................................................................44 停止钻井...............................................................................................................45 上卸扣操作...........................................................................................................45

5.6.4.1 上扣操作...............................................................................................................46

5.6.4.2 卸扣操作...............................................................................................................47 5.6.5 5.6.6 5.6.7 5.6.8 5.6.9 5.7 5.7.1 5.7.2 5.7.3 回转头锁紧操作 ...................................................................................................48 吊环操作...............................................................................................................48 IBOP 操作.............................................................................................................49 急停操作...............................................................................................................49 “故障/报警” ..........................................................................................................50 特殊操作...............................................................................................................52 编码器切换...........................................................................................................52 无编码器运行 .......................................................................................................52 通过电缆通道操作 ...............................................................................................53

5.7.3.1 通过电缆通道操作 ...............................................................................................53 5.7.3.2 通过光缆通讯操作 ...............................................................................................53 5.7.4 司钻台应急操作模式............................................................................................54

5.7.4.1 启动司钻台应急旁路操作....................................................................................54 5.7.4.2 停止司钻台应急模式............................................................................................54 6 6.1 6.1.1 6.1.2 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 7 钻井作业操作步骤 ...............................................................................................55 起下钻作业...........................................................................................................55 下钻作业...............................................................................................................55 起钻作业...............................................................................................................55 上扣操作...............................................................................................................56 卸扣操作...............................................................................................................56 钻进工况...............................................................................................................56 接单根钻进...........................................................................................................57 接立根钻进...........................................................................................................58 倒划眼作业...........................................................................................................58 下套管作业...........................................................................................................59 震击操作...............................................................................................................59 检查 ......................................................................................................................60

7.1 7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 7.1.5 7.1.6 7.2

目视检查...............................................................................................................60 顶驱本体检查 .......................................................................................................60 液压系统检查 .......................................................................................................60 电气系统检查 .......................................................................................................61 导轨与滑车检查 ...................................................................................................61 拆装检查...............................................................................................................61 探伤检查...............................................................................................................62 磨损极限...............................................................................................................62

附一、DQ70BSC 顶驱井场布置 ........................................................................................63 附二、DQ70BSC 本体运移示意图.....................................................................................65 附三、DQ70BSC 本体结构示意图.....................................................................................66 附四、DQ70BSC 本体俯视图 ............................................................................................67 附录五、钻杆接头尺寸 ......................................................................................................67 附录五、钻杆接头尺寸 ......................................................................................................68

北石顶驱
1 安全须知

操作手册

顶部驱动装置的使用,应当由具有相应资格和经验的人员进行。在操作前应当仔细 阅读本手册以及相关技术文件。 上述人员以及接近系统设备的其他人员, 应当接受钻井操作和钻井安全知识的培训, 使用手套、服装等适当的防护用品。 本手册在正文内容之外,包含了“说明”“注意”以及“警告”等内容。这些内容 、 用于提示相关操作对人身和设备安全可能产生的伤害。具体说明如下:

说明(Notes) :

对与人身和设备安全有关事项的补充说明。

注意(Caution) :

对可能导致人身或者设备伤害的提示。

警告(Warning) :

对极易导致人身或者设备伤害的提示。

本手册中,文字加【】符号的,表示其为电气系统的操作元件,例如 按钮、开关等。 对于顶驱装置电气系统的安装、调试、操作和维护,应当首先阅读本 手册。由于技术的不断发展和变化,必须核对产品编号与本手册封面 的编号一致,以确保产品与技术文件相一致。 非专业人员或未经过专门培训者, 不得进行顶驱装置电气系统的安装、 调试、操作和维护,否则可能导致人身伤害或者设备事故。在系统工 作时,不得对设备进行维护和修理。

-1-

北石顶驱
2 安全操作提示

操作手册

本手册主要介绍了顶驱的结构组成和各部分功能,重点介绍了顶驱的使用操 作,涉及到故障诊断与维修部分请仔细阅读《电气手册》和《液压手册》 。 操作人员必须仔细阅读本操作说明,并经过相关培训方可上岗操作。

2.1 电气安全操作提示
在对设备及其电气系统操作之前,应当注意以下事项: 1) 电气系统的维护调试应由专业人士进行。 2) 应当仔细阅读《电气手册》《电气图册》 、 ,熟悉电气线路图。 3) 应当具有专业的工具,做相应的防护。 4) 在确认各项工作完成之前,应当拉断电源开关,悬挂“严禁合闸”的标志牌。 5) 在拆卸电气连接之前,必须对电线(电缆)和接线端子做出标识,以确保能 正确地重新连接。 6) 不要带电维修或拆除任何电气元件,不要带电拔插各电缆插头。 7) 不要在有可燃气体环境下带电打开防爆控制箱或司钻台。 8) 在整流器运行或直流母线电压降到安全范围以下(DC 24V)前,不要试图 更换直流母线与逆变器之间的直流保险,否则会危及人身和设备安全。 9) 需要对整流器或逆变器或电机维修时,请把主开关(3WL)上的钥匙开关向 右旋转(锁定位) ,以避免错误操作。 10) 整流器和逆变器不能用高阻表检测绝缘,否则高测试电压会损坏设备。 11) 司钻台在通电时必须保持保护气体压力。在司钻台保护气体失压时,要尽快 恢复压力或停钻并切断司钻台控制电源。 12) 禁止解除任何软件和硬件中的安全连锁。在清除故障后,要尽快恢复功能允 许的被旁路连锁。 13) 在温度大于 40℃,湿度大于 95%或有凝露时,在启动空调降温、降湿前不 要启动驱动器和其它控制电源。 14) 系统主电源断电半小时以上重新上电时,必须确认电气控制柜内无凝露。 15) 在潮湿环境下,当电气室温度低于外界环境温度时,禁止长期或频繁打开电 控房仓门,否则可能会在电气设备上产生凝露。

-2-

北石顶驱
2.2 液压安全操作提示
在对设备及其液压系统操作之前,应当注意以下事项: 1) 应当仔细阅读《液压手册》 ,熟悉液压系统原理图。 2) 切断电气控制。

操作手册

3) 使用系统中的泄荷阀,缓慢地泄掉系统压力,确认系统管路中没有压力。 4) 拆卸管路前,应当对连接部位做出标识,以确保能正确地重新连接。 拆卸液压管路前,应当关闭系统中的阀门,准备适宜的容器、棉丝、 油堵等,防止管路打开时,管路中残留的液压液流出,污染设备与 周围环境。 液压设备以及液压液的温度可能很高,需要一段时间才能冷却到可 以接近的温度。

2.3 井控安全操作提示
在顶驱安装及使用过程中,应当随时了解地层压力情况和井控要求,并注意以 下事项: 1) 应当仔细阅读并理解钻井设计要求和井控技术要求。 2) 在可能钻遇高压油气层或者含 H2S、SO2 等有害气体的情况下,应当执行有 关行业标准、规范、推荐做法的相关要求。 3) 在钻开油气层期间,应当保持设备完好,应当在每天交接班期间进行 IBOP 操作等井控操作的检查和演练,发现问题及时处理。

-3-

北石顶驱
3 主要技术参数
3.1 基本参数
名义钻井深度 最大载荷 水道 额定循环压力 系统重量 工作高度 电源电压 额定功率 环境温度 海拔 7000m(4 1/2 钻杆) 4500 kN ID76.2mm(3) 35MPa(5000psi) 12 t(主体,不含单导轨和运移托架) 6.1m(提环面到吊卡上平面) 600 V/3AC 400HP×2 -35℃~+55℃ ≤1200m

操作手册

3.2 钻井参数
转速范围 工作扭矩 最大扭矩 0~220r/min 连续可调 50kN.m(0~110r/min 连续) 75kN.m(间断)

DQ70BSC 顶驱工作曲线
-4-

北石顶驱
3.3 电动机参数
额定功率 额定转速 最大转速 400HP×2,连续 1150r/min 2400r/min

操作手册

3.4 冷却风机
型号 额定功率 额定电压 额定频率 额定电流 额定转速 YB132S1-2-H WF1(船用隔爆,室外防腐) 5.5kW (7.5HP) 380VAC 50Hz 11A 2900r/min

3.5 液压盘式刹车
刹车扭矩 油缸工作压力 68kN.m(50,000ft-lb) 8~9MPa

3.6 电气控制系统
VFD 输入电压 电机温度报警(可调) 减速箱油温报警(可调) 600V/3AC 建议值 110℃ 建议值 85℃

液压源油温报警 (可调) 建议值 60℃

3.7 减速箱
速比 润滑 10.5:1 双级减速 齿轮油泵强制润滑,过滤空气冷却

-5-

北石顶驱
3.8 管子处理装置
回转头转速 液压马达工作压力 4~6 r/min (可调) 14MPa

操作手册

上部内防喷器(遥控) 6 5/8"API REG box ~ pin,70MPa 下部内防喷器(手动) 6 5/8" API REG box ~ pin,70MPa 背钳通径 背钳夹持范围 最大卸扣扭矩 吊环 倾斜臂倾斜角度 220mm 2 7/8DP ~ 6 5/8DP 75kNm 3048mm, 350t

前倾 30°,后倾 55°

3.9 液压控制系统
工作压力 工作流量 电动机电压 电动机功率 电动机转速 16MPa 40L/min 380VAC 15kW 1450r/min

-6-

北石顶驱
4 结构与工作原理

操作手册

DQ70BSC 顶部驱动钻井装置主要由动力水龙头、管子处理装置、电气传动与控 制系统、液压传动与控制系统、司钻操作台、导轨与滑车、以及运移架等辅助装置 几大部分组成。顶驱主体结构见下图。

动力水龙头

导轨 管子处理装置

M

x 3

DQ70BSC 顶驱主体结构

-7-

北石顶驱
4.1 动力水龙头

操作手册

动力水龙头部分由齿轮减速箱、两个交流电机、提环、冲管总成、以及位于电 机上端的刹车装置等组成。水龙头提环采用销钉固定在本体上,与游车相联。动力 水龙头的主要作用是由交流电机驱动主轴旋转钻进、上/卸扣,同时循环泥浆,保证 正常的钻井作业的需要。 液压控制阀组

散热器

风冷装置总成

刹车机构总成

提环

主电机 冲管总成

减速箱

动力水龙头
-8-

北石顶驱
4.1.1 主电机与风冷电机

操作手册

两台主电机并排安装在齿轮箱 上,电机为双轴伸结构,下端联结 主传动小齿轮,上端联接刹车装 置。 每个主电机可以提供 400HP 的 连续功率,在 50Hz 频率下的额定 转速为 1150 r/min,通过变频调速 系统无级调速。 主电机为交流变频专用电机, 可承受 6g 的振动。采用牢固的铸 钢机座外壳结构,强度大,减小了 电机运行时的振动。电机绝缘采用 Class F 绝缘材料以及 100%环氧树 脂的真空压力浸渍,并采用开式脂 润滑防磨轴承。 在 主 电机 的上 方 装有 风冷 电 机,由功率为 5.5 kW 的隔爆三相交流异步电机驱动。风机转动后将风从盘式刹车外 壳处的吸风口吸入(该吸风口也是减速箱润滑系统的热交换器,这样就同时给润滑 油散热了) ,通过风道压至主电机上部的入风口内,然后通过电机内部,由下部的出 风口通过双层金属网排出,从而实现对主电机的强制风冷。 在主电机内部装有温度传感器,用于监测和保护主电机。

-9-

北石顶驱
4.1.2 刹车装置

操作手册

每个电机主轴上部的轴伸端装有液压操作的盘式刹车,通过刹车油缸对刹车盘 施以夹紧力,以实现刹车,其制动能量与施加的压力成正比。 刹车装置的安装结构如下图所示。 风机底座

编码器

盘式刹车

刹车盘 刹车毂 刹车封板

刹车封板

散热器

盘式刹车

刹车安装图 每个刹车体带有两个复位弹簧,可以使刹车摩擦片在松开刹车时自动复位。刹 车摩擦片的磨损量是通过增加活塞行程来自动补偿的。 当电机飞车时,刹车装置起制动作用。

- 10 -

北石顶驱
4.1.3 减速箱

操作手册

减速箱在顶驱中是非常重要的部件。 该减速箱采用二级齿轮传动,传动比大, 为 10.5:1。两对齿轮均为斜齿轮,传递扭 矩大,噪音低,以适应电机崩扣时大扭矩 的要求。所有轴承均采用 SKF 轴承,抗震 动冲击。详细结构见图所示。 减速箱的润滑系统采用油泵强制润 滑。润滑泵为摆线齿轮结构,可逆式,由 一个主电机输出轴驱动,正反转都可输出 润滑油。泵输出的润滑油经过滤器、流量 开关、散热器到各个润滑点喷洒到轴承、1 级高速传动齿轮啮合处、2 级传动齿轮啮 合处,润滑油流经主轴承回到油箱。 减速箱的润滑系统管路中安装有流量 开关和温度传感器,对减速箱油温和循环 油泵的流量进行监测并实时报警。 流量开关的调节要求主轴转速在 40rpm 以下时流量开关处于断开状态,控 制界面显示断开;主轴转速在 40rpm 以上 时流量开关处于闭合状态,控制界面显示 闭合;当主轴转速超过 60rpm 以后流量开关由程序控制(可参考西门子的程序)。 注意:冬季与夏季使用不同的润滑油。冬季所用油的粘度低,主机启动时,应 低速循环 10 分钟后,再正常钻进;夏季温度高,选用粘度高的润滑油。油温过高, 会使齿轮轴承冷却不够,造成齿轮轴承磨损加大,缩短顶驱使用寿命。减速箱油温 报警后应停止作业,使顶驱在低速空载状态下运转 10~15 分钟,待润滑油温度下降 到正常范围内再继续作业。

- 11 -

北石顶驱

操作手册

减速箱结构 定期检查减速箱油箱液位。油液位过低,会使油泵吸油不充分,造成齿轮、轴 承润滑冷却不够,加大磨损,缩短顶驱使用寿命。此时应对减速箱补充润滑油。 润滑油泵上的安全阀(溢流阀)的调节压力为 1MPa。润滑油泵管路堵塞,同样造 成齿轮、轴承冷却润滑不够。加大齿轮和轴承磨损,缩短顶驱使用寿命。所以一定 要定期检查润滑系统,定期更换过滤器,保证油液的洁净。

4.1.4

冲管盘根总成

冲管盘根总成安装在主轴和鹅颈管之间。与通常的水龙头冲管总成一样,应定 期对冲管盘根总成进行保养,以延长其使用寿命。

- 12 -

北石顶驱

操作手册

公制 冲管盘根总成

英制

4.1.5

提环

提环为整体式水龙头提环,在顶驱中是非常重要的承载零部件。顶驱的总体重 量都由提环负担。提环通过提环销与减速箱相连,上面吊在游车大钩上。 本顶驱装置采用的提环在标准 500 吨水龙头提环的基础上加粗加长,性能指标 均达到 API 要求。

4.1.6

鹅颈管

鹅颈管是钻井液的通道,安装在冲管支架上。鹅颈管下端与冲管相连,上端打 开后可以进行打捞和测井等工作。鹅颈管鹅嘴端通过 S 型管与水龙带相连,是钻井 液的入口。

提环
- 13 -

鹅颈管

北石顶驱
4.2 管子处理装置

操作手册

管子处理装置是顶部驱动装置的重要部分之一,可以大大提高钻井作业的自动 化程度。它由背钳、IBOP 及其操纵机构、倾斜机构、回转机构、吊环、吊卡等组成。

回转头

IBOP 机构

倾斜机构 背钳

M

x 3

管子处理装置

- 14 -

北石顶驱

操作手册

管子处理装置是为起下钻作业服务的。其作用是对钻柱进行操作,可抓放钻杆、 上/卸扣,井喷时遥控内防喷器关闭钻柱内通道。可以在任意高度用电机上/卸扣。

4.2.1

回转头

回转头上端与减速箱相接, 独立于 主轴运动, 其结构见图所示。 回转头的 转动是靠液马达带动大齿轮驱动的, 由 调速阀调节液压马达的转速, 通常设定 回转头的转速为 4~6 转/分。 回转头可 以作顺时针、逆时针两个方向的运动, 带动吊环吊卡转动, 以便适应去鼠洞抓 取单根, 以及在主体上移至二层台时对 准钻杆排放架,抓放钻柱。 这里特别要说明的是,DQ70BSC 顶驱的回转头机构与其他顶驱不同。 该 悬挂体直接座落在与减速箱相接的内 套上, 其内部有一止推轴承和两个扶正 轴承, 因此在起下钻或下套管时该悬挂 体能够直接承载吊环的 350 吨或 500 吨载荷,而钻井时的承载是通过主轴将负荷直接传递到减速箱内的止推轴承上。所 以,DQ70BSC 顶驱是双负荷通道,可有效提高主轴承寿命。 回转头

4.2.2

内防喷器

内防喷器(Internal Blowout Prevent ,即 IBOP)的作用是:当井内压力高于钻柱 内压力时,可以通过关闭内防喷器切断钻柱内部通道,从而防止井涌或者井喷的发 生。 它由遥控内防喷器和手动内防喷器组成。上部的遥控内防喷器与动力水龙头的 主轴相接,下面的手动内防喷器与保护接头连接,钻井时保护接头与钻杆相接。内 防喷器公母螺纹是 6 5/8REG。遥控和手动内防喷器的结构基本相同。其组成包括: 阀体、上阀座、波形弹簧、阀芯、操作手柄、十字滑块、手柄套、下拼合挡环、下 阀座 、上拼合挡环、支承环、孔用挡圈、O 形密封圈等。通过操作手柄可使球阀旋

- 15 -

北石顶驱
转 90 度,从而实现钻柱通道的通断。

操作手册

对于高压低压密封、高拉伸强度、高扭转强度,内防喷器是非常有效的。内防 喷器和下端转换接头以及钻井工具接头匹配。内防喷器被定位在转换接头之上用来 关闭主钻井钻孔,并且承受反冲力。

卡环

上拼合扣环 支撑环

上阀座 下拼合扣环 手柄座 手柄套 浮球

操作手柄

下阀座

阀体

内防喷器

- 16 -

北石顶驱
4.2.3 遥控内防喷器控制机构

操作手册

遥控内防喷器靠液压油缸操作换向,可以在司钻控制台上方便的开关内防喷装 置。遥控内防喷器的操作机构由一对悬挂于回转头下的油缸、套筒、扳手等组成。

油缸支架 油缸

导板 滚轮 转销 支座 轴

螺栓

套筒 曲柄 盖板 遥控内防喷器控制装置 当司钻台给液压控制阀组中的 IBOP 回路电控信号时,油缸就推动 IBOP 套筒上 行,带动曲柄和转销转动关闭 IBOP 的球阀,下行则打开 IBOP 球阀。由于油缸与套 筒之间的连接下端为滚轮接触,可保证套筒随主轴转动时与油缸活塞杆上的滚轮滚 动运动。
- 17 -

北石顶驱

操作手册

注意:正常钻井情况下主轴转动时,不得操作内防喷器,以防憋泵。只有当发 生井喷、井涌时才操作,使之关闭。一般我们不允许在起下钻时,将内防喷器关闭, 原因是担心在井喷、井涌关键时刻内防喷器关闭不严,造成重大事故。开钻前一定 要检查操作面板各指示灯,看 IBOP 按钮是否在打开位置,一定要先打开内防喷器, 再开泥浆泵。 对于施加在钻杆上的高流量和高压密封,遥控内防喷器是很好的开关装置。

4.2.4

倾斜机构

由倾斜油缸推动吊环吊卡作两个方向的运动,可实现前倾、后倾,并具有自动 复位功能使吊环吊卡自动复位到中位。前倾可伸向鼠洞或二层台抓放钻杆;后倾的 作用是使吊卡回位,最大后倾时使吊卡离钻台面更远,可充分利用钻柱进行钻进。 前倾角度为 30°,后倾角度为 55°。摆动的水平距离与吊环长度有关。

4.2.5

背钳

背钳结构组成 背钳主要由夹紧系统、悬挂系统和扶正部分组成。

背钳

夹紧系统是背钳的功能部分,它由液压缸、前后端盖、活塞、钳牙座和钳体等 零部件组成,夹紧时,液压缸进油,推动活塞向前移动,当钳牙接触到钻杆后,活 塞停止运动,液压力推动液缸向后移动,带动前侧钳牙夹住钻杆。主轴旋转完成上/ 卸扣的动作。 悬挂系统由挂架、托座和弹簧等构成。背钳的重量通过弹簧作用在托座上,可
- 18 -

北石顶驱

操作手册

以减少打钻时的震动的冲击,还可以实现浮动功能。托座可以通过更换悬挂销在挂 架上的不同位置的孔挂在不同的高度,从而可以上移拆卸保护接头和 IBOP。 扶正系统由扶正环和弹簧等构成。背钳不工作时,前后扶正环抱紧保护接头, 使背钳钳牙和钻杆保持一定的间隙;当背钳夹紧时,前扶正环由于顶在钻杆上,不 能随钳体一起后移,所以压缩弹簧,待背钳松开后,在弹簧作用力下推动背钳液压 缸前移复位,继续保持钳牙和钻杆的间隙。 拆卸背钳时,先要把背钳托座与支架连接的悬挂销取下,拆下背钳托座,将背 钳置于地面或是工作台上。拆掉两件销子和前钳体。拆下连接在活塞上面的后牙座, 前后端盖都是用三个半环进行限位的,把挡半环的挡环拆掉后,取下半环,就可以 从后面取出活塞。取出端盖和活塞时注意不要损伤密封件。 背钳的主要优点是: 夹持范围大:87mm~220mm(2 7/8~6 5/8)。 维护保养方便:结构简单,便于拆装,更换钳牙方便。 可以上下滑动:背钳能够沿背钳支架向上滑动,可以方便地拆卸转换接头及手 动和遥控 IBOP。请根据下表进行选择。 背钳各型号牙座夹持范围表 。 注:请勿超范围使用牙座 订 货 号 9703641048 9703641045 9703641046 9703641043 9703641047 9703641044 名 称 前牙座 187 后牙座 187 前牙座 168 后牙座 168 前牙座 127 后牙座 127 夹持钻杆规格(in) 6 5/8 5 1/2、5、4 1/2 3 1/2、2 7/8

- 19 -

北石顶驱
利用背钳拆卸内防喷器(手动、遥控内防喷器)和保护接头:

操作手册

1.利用背钳拆卸保护接头时,首先将保护接头与手动内防喷器间的锁紧装置卸 开,然后将背钳悬挂销拔出,用气钩将背钳上提至适当高度,再将悬挂销插 入,使背钳固定,就可以利用背钳直接将保护接头卸下。 2.利用背钳拆卸手动内防喷器时,首先更换背钳的钳牙座(钳牙座 187) ,去掉 扶正套(扶正套 187) 、导向环(导向环 203) ,将保护接头与手动内防喷器间 的锁紧装置卸开,用气钩提起背钳至适当高度,固定,卸下保护接头,然后 将手动内防喷器与遥控内防喷器间的锁紧装置卸开,上提背钳至适当高度, 卸下手动内防喷器。 3.利用背钳拆卸遥控内防喷器时,有三种方案: l 首先更换背钳的钳牙座(钳牙座 187) ,去掉扶正套(扶正套 187) 、导向环 (导向环 203) ,将保护接头与手动内防喷器锁紧装置卸掉取下,并卸开手 动内防喷器与遥控内防喷器之间的锁紧装置,用气钩上提背钳至适当高度, 固定,对手动内防喷器与遥控内防喷器进行卸扣操作,但不旋扣,然后将 手动内防喷器与遥控内防喷之间的锁紧装置上紧,卸开遥控内防喷器与主 轴间的锁紧装置,背钳位置不变,利用手动内防喷器带动遥控内防喷器卸 扣,卸下遥控内防喷器以下的部分,卸下后松开手动内防喷器与遥控内防 喷器间的锁紧装置,即可方便的取下遥控内防喷器,而不用卸下内防喷器 遥控装置。 l 卸开遥控内防喷器与主轴间的锁紧装置,将遥控内防喷器、手动内防喷器 和保护接头作为整体卸下,取下后,再用其他办法卸开遥控内防喷器与手 动内防喷器的锁紧装置。 l 先拆掉内防喷器遥控装置,再依次卸开遥控内防喷器与手动内防喷器、主 轴间的锁紧装置,将手动内防喷器和保护接头卸下,再拆卸遥控内防喷器。 【注意】 :松开防松装置要注意防止其内部的锁紧牙板掉下来发生危险。

- 20 -

北石顶驱
4.2.6 丝扣防松机构

操作手册

为防止顶驱卸扣时主轴与 IBOP 接头及保护接头之间丝扣松开, 在这些接头之间 安装了防松装置。其结构见图所示:

遥控 IBOP

手动 IBOP
上牙嵌体

牙板

螺栓 下牙嵌体

保护接头

防松装置

4.3 导轨与滑车
导轨的主要作用是承受顶驱工作时的反扭矩。DQ70BSC 顶驱所用的单导轨采用 双销连接。与顶驱减速箱连接的滑车穿入导轨中,随顶驱上下滑动,将扭矩传递到 导轨上。导轨最上端与井架天车底梁上安装的耳板以 U 型环连接,导轨下端与井架 大腿的扭矩梁连接,使顶驱的扭矩直接传递到井架下端,避免井架上端承受扭矩。 其结构见下图所示。

- 21 -

北石顶驱

操作手册

螺母

承载轮体 单导轨总成 滑车

4.4 电气传动与控制系统
DQ70BSC 顶驱的主驱动是由交流变频传动与控制的。由整流柜、逆变柜、 PLC/MCC 控制柜、操作控制台、电缆、辅助控制电缆等几大部分组成。 整流器与逆变器驱动两台 400 马力交流变频电机通过齿轮传动驱动主轴旋转, 从而进行钻进和上/卸扣的作业。因此可选择单电机工作或双电机工作。 PLC 对整个系统进行逻辑控制,并监测各部分动作、故障诊断报警及程序互锁 防止误操作。PLC 与驱动之间通过 PROFIBUS 现场总线控制,高可靠性,抗干扰能 力强。本体子站的控制采用控制电缆传输,信号传输速度快,抗干扰能力强。PLC
- 22 -

北石顶驱

操作手册

具有自诊断功能,配合 WINCC 监控软件系统可快速查找故障。实时反映顶驱运行 状态和数据,采样周期快。可实现报警和数据归档功能,自动生成工作曲线,并可 查找历史数据。 整套电控系统操控灵活,并具有很强的连锁保护功能,防止各种误操作。如: 操作模式的切换、正常钻井中刹车、背钳的动作等。 为提高系统可靠性,增加了手动信号回路。 详细电气系统技术说明见《电气手册》和《电气图册》 。

4.4.1

电气系统的组成

顶驱电气系统由驱动系统和控制系统两部分组成。 4.4.1.1 电控房内的驱动系统与 PLC

驱动系统:包括整流器部分及逆变器部分。 PLC/MCC 系统: 包括各功能单元的直流和交流配电系统。 PLC 与各控制站和驱动系统通过 PROFIBUS 总线相连; 与本体箱通过多芯电缆 PLC 相连,与其它子站通过屏蔽双绞线相连。系统主控 PLC 为西门子 S7-300 系列可编 程控制器;CPU 为 315-2DP;司钻台子站使用的为 ET200M。 4.4.1.2 电控房外的控制站

电控房外的控制站包括本体子站、液压控制站和司钻操作台。 l 本体子站 本体子站安装在顶驱滑车上。其功能是读取电机温度信号、减速器信号(如:油 温)和控制液压阀(如:IBOP) 。 l 液压控制站 该控制站控制两台液压泵(一用一备)和液压油循环泵;两台液压泵和循环泵 可以就地启动,也可以通过 PLC 自动控制启动。 l 司钻台 司钻台具有钻井所需的所有操作功能,其可设置顶驱速度、转矩、操作模式和 钻井的各种辅助操作。司钻台为正压防爆型 EXpniaIIT4,其只能在保护气体压 力正常时上电。

- 23 -

北石顶驱
司钻台的面板各按钮和指示灯说明如下表:

操作手册

表格 1 标号 1 名称 类型

司钻台面板操作

2

功能 通讯正常状态下,液压泵运行时灯亮。 “液压源运行” 绿色指示灯 压力低于设定压力时闪烁。 指示灯 通讯中断或液压泵停止时,该灯不亮。 进行回转头锁紧操作时,指示灯闪烁(2HZ) 。 “回转头锁紧” 红色指示灯 传感器检测到锁紧销插好的信号, 该指示灯 指示灯 灯亮。 “内防喷器” 指示灯 “刹车” 指示灯 “就绪” 指示灯 指示灯亮表示 IBOP 处于关闭状态。 指示灯灭表示 IBOP 处于打开状态。 红色指示灯 开关在关闭位置,如果此时没有泥浆泵运行信 号,指示灯闪烁。 红色指示灯 指示灯亮时表明 PLC 发出电机刹车指令。

3

4

5 6 7 8 9 10 11

闪烁表示司钻台控制电源接通但整流系统未 绿色指示灯 就绪。 常亮表示系统总起且一切就绪。 通过亮、灭、闪烁三种状态组合,分类显示故 “故障/报警” 红色指示灯 障或报警信息。 指示灯 详见第五章。 以 kN.m 和 Klb.ft 为单位显示主轴输出的实际 “扭矩”表 计量表 转矩值。 “转速”表 计量表 以 r/min 为单位显示主轴输出的实际转速值。 【液压源】 通讯正常状态下,液压站【液压泵启停】位于 3 位开关 “自动”位置时,此时根据液压源压力大小自 开关
- 24 -

北石顶驱
标号 名称 类型

操作手册 功能 动控制液压泵启停。 扳到“运行”位置,启动液压泵。 扳到“停止”位置,液压泵停止运行。 按下此按钮,将停止驱动装置, 延时后断开主 蘑菇状按钮 空开。 扳到“锁紧”位置,锁紧回转头。 扳到“松开”位置,松开回转头。 2 位开关 须通过“回转头锁紧”指示灯观察动作执行情况。 回转头锁紧后,吊环回转操作无效。 3 位开关 弹簧复位旋钮,自动回中位。 自复位 控制回转头正、反转。 3 位开关 扭矩控制方式下 右位自复位 扳到“卡紧”位置,背钳夹紧,松开后回中位 扳到“开”位置,辅助操作台操作有效,此时 2 位开关 司钻台相同操作无效; 扳到“关”位置,辅助操作台操作无效。 黑色按钮 3 位开关 自复位 按下此按钮,吊环处于并保持浮动状态。 弹簧复位旋钮,自动回中位。 控制倾斜油缸推动吊环,带动吊卡前后移动。 控制主电机冷却风机启停。 扳到“自动”位置,由 PLC 根据系统运行状态 控制主电机冷却风机启停。 扳到“开”位置,启动冷却风机。 扳到“关”位置,冷却风机停止运行。 与泥浆泵运行信号配合。 扳到“开”位置,打开 IBOP 球阀。 扳到“关”位置,关闭 IBOP 球阀。 选择驱动的主电机。 扳到“A”位置,A 电机单独工作。 扳到“B”位置,B 电机单独工作。 扳到“A+B”位置,A、B 电机同时工作。 扳到“制动”位置,刹车工作。 扳到“松开”位置,刹车松开。 扳到“自动”位置,刹车按系统程序工作。

12

【急停】 按钮 【锁紧销】 开关 【吊环回转】 开关 【背钳】 开关 【辅助操作】 开关 【吊环中位】 按钮 【吊环倾斜】 按钮

13

14 15

16

17 18

19

【风机】开关

3 位开关

20

【IBOP】 开关

2 位开关

21

【电机选择】 3 位开关 开关

22

【刹车】 开关 【操作选择】 开关 【复位/静音】

3 位开关

23 24

3 位开关 选择顶驱装置操作模式。 右位自复位 初始位置为“钻井”。 黑色按钮 当扬声器鸣声时,按一下此按钮将使扬声器静
- 25 -

北石顶驱
标号 名称 按钮 类型 功能

操作手册

音。 故障或报警消失后,再按一下此按钮将使故障 或报警复位。 一直按住此按钮,超过 3 秒,所有指示灯亮。 3 位开关 选择顶驱装置转向。 初始位置为“停止”。 设定上扣允许的最大转矩值。 顺时针旋转手轮,将提高限定扭矩,在双电机 模式下,手轮满量程对应扭矩值为 50kN.m。系 统单电机运行时,上 扣扭矩最大限定到 25 kN.m ,当设定手轮值超过 25 kN.m 时,装置仍 按 25 kN.m 的扭矩值输出。 钻井作业中设定钻具允许的最大转矩值。 顺时针旋转手轮,将提高限定扭矩。在双电机 模式下,手轮满量程对应扭矩值为 50kN.m。系 统单电机运行时,钻井转矩最大限定到 25 kN.m。当手轮设定值超过 25 kN.m 时,装置仍 按 25 kN.m 的扭矩值输出。 正常钻井操作时,设定钻具转速值。 顺时针旋转手轮,将提高设定转速,到手轮满 量 程 时 , 根 据 转 速 范围 不 同 , 设 定转 速 为 110rpm 或 220rpm。转速范围通过上位监控系 统设定。

25

【旋转方向】 开关

26

【上扣扭矩限 定】手轮

电位器

27

【钻井扭矩限 定】手轮

电位器

28

【转速设定】 手轮

电位器

- 26 -

北石顶驱
4.4.1.3 主动力电缆与辅助控制电缆

操作手册

主动力电缆的作用是将主控制柜的变频输出连接到顶驱上部的主电机。 为了方便现场安装和连接电缆分为三段: ① 第一段为地面电缆(选件) ,长 38m,从电控房到井架底部; ② 第二段为垂直电缆,长 38m,从井架底部到井架上部; ③ 第三段为游动电缆,长 30m,从井架上部到主电机。 三段电缆之间以及主动力电缆与主电机、主动力电缆与主控制柜之间均采用连 接器快速连接,现场作业十分方便。 辅助控制电缆为多芯电缆,采用连接器快速连接,现场作业十分方便。 主控制柜到顶驱上部的辅助控制电缆分为井架管线(68.6 米) 、地面管线 38 米 两段,其中 38 米部分又分为 12 芯和 67 芯两根,与主动力电缆并行安装。

4.5 液压传动与控制系统
DQ70BSC 顶部驱动钻井装置的液压系统包括提环平衡系统、对主电机或主轴 制动的刹车系统、管子处理装置的回转头回转系统、吊环倾斜系统、内防喷器控制 系统、背钳系统等。各动作由 PLC 控制操作。液压系统由以下几大部分组成: ① 液压源(地面泵站) ② 液压阀组 ③ 执行机构(平衡油缸、刹车油缸、IBOP 控制油缸、回转头马达等) ④ 液压管线(地面管线、井架管线等) ⑤ 附件

4.5.1

液压源

液压源的作用是为顶驱液压机构的操作提供液压动力,包括油箱、油泵、电机、 阀块、电气控制等元器件。 液压源采用冗余设计,即两个电机分别驱动两个液压泵。正常工作时只需启动 一台泵即可,另一台作为备份。液压源配置有异地控制系统,既可以在泵站上启停 A、B 两泵组,也可在司钻操作台上进行同样的操作。液压泵的工作压力调定在 16MPa,靠泵自身的调压阀来调定,另外系统设有一个溢流阀,做安全阀用,通常 设定为 19MPa。

- 27 -

北石顶驱

操作手册

液压源的液压泵为压力补偿型,即当系统压力低于设定压力 16MPa 时,泵将给 出全流量,当系统压力达到设定值时,泵将以近似零流量工作,只输出极少供内泄 漏所需的油液。 液压源设有独立的风冷装置,对液压油进行冷却,有自动档和手动档两种选择。 该装置有一温控器,自动档位置,油温超过上限设定值时,风冷电机自动启动,油 温低于下限设定值时停止。 整个液压源的电路系统均为隔爆设计,电器控制箱、电机、液位控制、温度报 警系统发讯装置均采用隔爆元件(过滤器为机械式发讯装置) 。 配置有侧过滤系统使液压源具有自洁功能。侧向油液经过一个精度较高的过滤 器,以去除对系统及元件危害很大的杂质。

4.5.2

控制阀组

控制阀组安装在两主电机之间, 由主控制阀组及 平衡机构阀组和蓄能器块等组成。 主控制阀组为叠加式集成阀组,由防爆电磁阀、 减压阀、双向平衡阀、液控单向阀、调速阀、双向溢 流阀、双向单向节流阀、T 路节流阀、溢流阀、单向 阀等组成。 阀口分布如下: P1:主阀块进油口 T1:主阀块回油口 L1:主阀块泄油口 PA:平衡油缸 A 油口 PB:平衡油缸 B 油口 BA:背钳油缸 A 油口 BB:背钳油缸 B 油口 FA:方钻杆阀油缸 A 油口 FB:方钻杆阀油缸 B 油口 SA:刹车油缸 A 油口 SB:刹车油缸 B 油口 HA:回转马达油缸 A 油口
- 28 P T L

控制阀组

控制阀组组成

北石顶驱
HB:回转马达油缸 B 油口 QA1:倾斜油缸 A1 油口 QB1:倾斜油缸 B1 油口 QA2:倾斜油缸 A2 油口 QB2:倾斜油缸 B2 油口 XA:回转锁紧油缸 A 油口 XB:回转锁紧油缸 B 油口 阀块分为七个控制系统,分别控制七个执行机构。

操作手册

各系统均设置有压力检测点,以监测执行机构的工作压力,同时也可通过测压 点排出系统及执行机构中的气体,使系统工作平稳。

第一联:吊环倾斜系统。由防爆电磁换向阀、双向平衡阀、双单向节流阀、防 爆电磁锁阀、T 路单向节流阀、二通流量阀六个单元组成。这种回路的功用在于使 执行元件保持一定的背压力,以便与重力负载相平衡。吊环倾斜机构的工作压力为 14MPa 由双向平衡阀设定。 应当经常检查吊环倾斜机构的操作压力,避免出现操作压力过低,吊环倾斜机 构提不起负载或不能在任意位置停留的情况;压力过高,速度过快可能造成机械部 件损坏。

二通流量阀 51260401000

- 29 -

北石顶驱

操作手册

防爆电磁换向阀 5126000560

平衡阀 5126000581 防爆锁阀 5126000540 双单向节流阀 5126000330

单向节流阀 5126000551

- 30 -

北石顶驱

操作手册

第二联:回转系统。由防爆电磁换向阀、调速阀、双向溢流阀三单元组成,调 速阀可任意调节回转头的运动速度,回转头的速度一般调节在 4~6rpm,以避免运动 惯性过大。回路的工作压力 14MPa 由双向溢流阀调定。 应当经常检查回转控制装置的操作压力,避免出现操作压力过低,回转控制装 置运动不灵活的情况;压力过高,可能造成机械部件损坏。 防爆电磁换向阀 5126000560

调速阀 5126000500

双向溢流阀 5126000310

- 31 -

北石顶驱

操作手册

第三联:主电机刹车系统。由电磁换向阀、减压阀二单元组成,减压阀对次级 回路有减压功能,用于调节执行机构所需的压力 SA 口压力为 0MPa、SB 口压力为 8~9MPa。 应当经常检查刹车控制装置的操作压力,避免出现操作压力过低,不能及时打 开和关闭刹车控制油缸的情况;压力过高,可能造成机械部件损坏。

减压阀 5126000480

防爆电磁阀 5126000670

刹车系统阀块测压点 禁止主电机正常运转时刹车。

- 32 -

北石顶驱

操作手册

第四联:遥控 IBOP 系统。由防爆电磁换向阀、液控单向阀及减压阀三单元组 成,减压阀对次级回路有减压功能,用于调节 IBOP 执行机构所需的压力 12MPa。 液控单向阀的作用是无泄漏关闭锁住 IBOP 油缸上行程位置 (即防止油缸下滑) 。 否则将造成执行机构的误动作。 应当定期检查 IBOP 控制装置的操作压力,避免出现操作压力过低,不能及时打 开和关闭 IBOP 控制油缸的情况。压力过高,可能造成机械部件损坏。 防爆电磁换向阀 5126000560 减压阀 5126000480

双液控单向阀 5126000320

IBOP 系统
- 33 -

北石顶驱
减压阀对次级回路有减压功能,用于调节背钳执行机构所需的压力。

操作手册

第五联:背钳系统。由防爆电磁换向阀、P 口减压阀、A 口减压阀三单元组成,

应当定期检查背钳油路的输出压力,一般 B 口设定在 12MPa。压力过低,钳牙 不能有效的卡紧钻杆,压力过高,可能导致机械部件损坏,或者卡紧力太大导致卡 坏钻杆。 防爆电磁阀 5126000670

P 口减压阀 5126000480

A 口减压阀 5126000680

背钳系统测压点
- 34 -

北石顶驱
调节时,测压表与所测油路对应的测压点正确连接。

操作手册

背钳操作必须在回转头锁紧操作完成并确认之后进行, 以充分保证设备和 人身的安全。 第六联:平衡系统。由减压溢流阀、转换板及与之相连的蓄能器组件组成。蓄 能器组件由板式溢流阀、单向阀及蓄能器组成。减压阀对次级回路有减压功能,用 于调节平衡油缸执行机构所需的压力 10.5MPa;溢流阀用于限制系统压力对系统起 保护作用其调节压力比减压阀的调节压力高 2~3MPa。

平衡系统阀块测压点

减压溢流阀 5126000471

- 35 -

北石顶驱

操作手册

5126000600 测压点

直动式溢流阀 5126000600

注意:平衡系统进行维修、拆卸时,一定要先将蓄能器块中的溢流阀松开,使 蓄能器泄压,因蓄能器充有 8~9MPa 压力。 第七联:回转锁紧系统。由二位四通防爆电磁换向阀、减压阀二单元组成,由 减压阀调节回转锁紧油缸所需的压力,主要用来锁紧回转头,联接主轴与背钳,为 背钳上卸扣做准备。其调整机构位于回转头上部,回转支架上。减压阀的调定压力 为 4MPa。 防爆电磁阀 5126000670

减压阀 5126000480

测压点

- 36 -

北石顶驱
4.5.3 管路系统

操作手册

液压管线用于连接液压源和阀组,共三路油管,即高压输出,低压回油,及泄 漏油路。回油路经 10μ 过滤精度的回油过滤器以后再进入油箱,泄漏油则直接回油 箱,即没有背压存在。 液压管线包括以下部分:地面液压管线、井架液压管线。 各阀组之间及与油缸,马达等执行元件之间,采用软管联接,便于安装和拆卸。

- 37 -

北石顶驱
5 操作程序

操作手册

顶部驱动装置的使用, 应当由具有相应资格和经验的并接受过培训的人员进行操作。 在操作前应当仔细阅读本手册以及相关技术文件。

5.1 启动前的检查
上述人员以及接近系统设备的其他人员,应当接受钻井操作和钻井安全知识的培 训,使用手套、服装等适当的防护用品。 如顶驱初次安装、井位变换或长期停机,请参考《顶驱安装调试手册》进行设备调 试。 正常开机前必须检查如下项目: 1) 查看设备运转记录,了解前一个班作业过程中设备有无异常现象。 2) 检查减速箱油箱液位,液位不可过高或者过低,液位低时参考《维修保养手册》 进行加油。 3) 检查液压系统油箱液位及过滤器。 4) 对每日应加润滑油(脂)的润滑点进行加油。 5) 检查液压油有无泄露。 6) 检查液压软管情况。 7) 检查鹅颈管及接头有无损坏。 8) 目测顶驱悬挂电缆有无缠绕,电缆接头有无松动。 9) 检查安全锁线及安全销是否缺损。 10) 检查背钳钳头锁止销及螺栓。 11) 检查背钳钳牙的磨损状况。 12) 检查主轴防松装置有无螺栓松动。 13) 除顶驱外其它设备是否正常。

- 38 -

北石顶驱
5.2 电气系统的启停
5.2.1 启动系统

操作手册

启动电气系统前, 应当确认机械部分和液压系统已经准备就绪, 仔细检查电气系统, 检查项目包括: 1) 检查确认机械和液压系统准备就绪。 2) 检查电气系统控制柜和司钻操作台的操作元件和仪表,使其处于初始状态。 (见 《电气手册》附录一) 3) 按下【复位/静音】按钮 3 秒钟,测试司钻操作台所有指示灯。 将 PLC/MCC 柜面板上的【系统总起】开关扳到“开”位置,驱动系统进入就绪状 态, “总起准备好”指示灯闪烁,整流器开始运行。延时后对应的整流柜主空开闭合, 600V 主电源通入整流器,司钻台给出使能信号后,逆变器启动,顶驱装置进入就绪状 态。 系统就绪之后, “总起准备好”指示灯和司钻操作台“就绪”指示灯常亮。来自司钻 台的启动信号将使逆变器启动。 系统处于其他状态时, 【系统总起】操作无效。 在系统运行状态,操作【系统总起】开关会造成故障停机。

5.2.2

停止系统

停止系统的程序如下: 1) 将司钻操作台钻井【转速设定】手轮回零位, 【旋转方向】开关扳到“停止”位, 司钻台启动信号去掉后,逆变器停止工作,顶驱装置停止运行。 2) 将【系统总起】开关扳到“停止”位置,系统给整流器停止信号,然后延时断 开主空开,系统停机。

主空开断开后,方可切断电源。

- 39 -

北石顶驱
5.3 液压系统的启停
? 本地启停液压系统 在液压站(本地)启动液压系统的程序如下:

操作手册

1) 将液压站【泵选择】开关指向“A 泵”或“B 泵” ,选择相应的泵。 2) 将液压站【电源】开关扳到“ON”位置。 3) 当液压站“控制电源”指示灯亮时,操作【液压泵】开关到“启动”位置,所 选择的液压泵将启动,面板上相对应的运行指示灯亮。此时如果通讯正常,司 钻台的“液压源运行”指示灯亮。 在液压站(本地)停止液压系统的程序如下: 1) 将液压站的【液压泵】开关扳到“停止”位置,液压泵停止运转,相应指示灯 灭。 2)液压源长期闲置时,将液压站【电源】开关扳到“OFF”位置。 液压站在本地启动权限高于司钻台远程控制。在检修时必须断开电源开 关,确保人身和设备安全。 液压站在本地控制模式。操作【急停】开关,液压站不会停止。 ? 司钻台启停液压系统 通讯正常时,通过司钻台,异地启停液压系统的程序如下: 1) 将液压站【电源】开关扳到“ON”位置。 2) 通过液压站操作面板上的【液压泵】开关,选择 A 泵或者 B 泵,相应的“泵选 择”指示灯亮。 3) 将液压站【泵启动】开关扳到“自动”位置,将液压泵站的启/停设为远程控制 方式。 4) 通过司钻操作台上的【液压源】开关,控制所选泵的运行。扳到“运行”位置, 将启动液压泵。扳到“停止”位置,将使液压泵停止运行。扳到“自动”位置, 当压力低于 14Mpa,液压泵启动,压力高于 16Mpa 时,液压泵停止运行。 5) 液压源长期闲置时,将液压站【电源】开关扳到“OFF”位置。 液压站在远程控制模式。操作人员按下任一【急停】开关,将停止液压 站的运行;如果工况需要液压站工作,可以就地起停液压站。

- 40 -

北石顶驱
5.4 主电机加热

操作手册

顶驱装置主电机加热器电源正常且主电机未运行时,可以通过 PLC/MCC 柜门上的 【电机加热】开关,启停加热器,通过 PLC/MCC 柜的加热器指示灯指示运行状态。 PLC 系统正常时,加热器与主电机连锁。 如果在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。 如果外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。

5.5 主电机冷却风机
顶驱装置的冷却风机装在主电机上端。 司钻操作台的【风机】开关扳到“开”位置,将直接启动主电机风机。 【风机】开关扳到“关”位置,停止主电机风机和驱动柜风机,但是在主电机运行 状态,不管【风机】开关位置如何,风机均不会停止。 【风机】开关扳到“自动”位置时,顶驱系统启动时,自动启动主电机风机;顶驱 系统停止运行后,风机延时后自动停止。

- 41 -

北石顶驱
5.6 司钻操作台
5.6.1 钻井模式

操作手册

开始进行钻井操作之前,应当正确启动系统,并使系统处于如下状态:

位置 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 液压源柜门 液压源柜门 液压源柜门 执行如下步骤:

按钮或开关 【刹车】 【液压源】 【回转头锁紧】 【吊环回转】 【吊环倾斜】 【IBOP】 【辅助操作】 【风机】 【操作选择】 【旋转方向】 【上扣扭矩限定】 【钻井扭矩限定】 【转速设定】 【背钳】 【电源】 【液压泵】 【冷却风机】

状态 “自动” “运行” “松开” 中间位置 中间位置 “开” “关” “开”或“自动” “钻井” “停止” 零位 零位 零位 中间位置 “ON” “自动” “自动”

1) 确认液压泵运行正常。通讯正常时,司钻操作台“液压泵运行”指示灯常亮。 2) 通过上位监控系统,选定转速范围。 3) 操作【电机选择】开关到 A、A+B 或 B,根据需要选择主电机。 4) 【钻井扭矩限定】手轮缓慢离开零位,设定为需要的扭矩。 5) 将【旋转方向】开关扳到“正向”位置。 6) 【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。
- 42 -

北石顶驱

操作手册

【转速设定】手轮零位且系统未运行时, 【操作选择】开关动作有效,否 则无效。 【转速设定】手轮零位且系统未运行时, 【旋转方向】开关动作有效,否 则无效。 【转速设定】手轮零位、 【旋转方向】开关“停止”位且系统未运行时, 【电机选择】开关有效,否则无效。 当电机选择或操作选择误动作时,给出 3 秒钟声音报警,无灯光报警; 恢复正常之后,声音消失。 本手册中提到的【转速设定】 【钻井扭矩限定】和【上扣扭矩限定】手 、 轮回零位或手轮在零位,指的都是该手轮旋转到其位置的最左端,此时 手轮无输出值。 启动主电机时,为确保设备安全,钻井扭矩限定值不宜过高。可在主轴 旋转后,增加钻井扭矩限定值。 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。

- 43 -

北石顶驱
5.6.2 钻井模式下的反转操作

操作手册

正常情况下,钻井模式是不允许进行反转操作的,但是为了处理一些复杂工况,顶 驱装置提供了反转钻井操作,需要在上位监控系统上进行简单的设置。 开始进行反转操作之前,应当正确启动系统,并使系统处于如下状态: 位置 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 液压源柜门 液压源柜门 液压源柜门 执行如下步骤: 1) 确认液压泵运行正常。通讯正常时,司钻操作台“液压泵运行”指示灯常亮。 2) 通过上位监控系统,选定转速范围。登录后,操作设定画面中的【进入倒扣模 式】按钮,可设定进入钻井模式下的反转操作。设置成功后该按钮变为红色。 3) 操作【电机选择】开关到 A、A+B 或 B,根据需要选择。 4) 【钻井扭矩限定】手轮缓慢离开零位,设定为需要的扭矩。 5) 在【转速设定】手轮零位且系统未运行时, 【旋转方向】开关选择反向旋转。
- 44 -

按钮或开关 【刹车】 【液压源】 【回转头锁紧】 【吊环回转】 【吊环倾斜】 【IBOP】 【辅助操作】 【风机】 【操作选择】 【旋转方向】 【上扣扭矩限定】 【钻井扭矩限定】 【转速设定】 【背钳】 【电源】 【液压泵】 【冷却风机】

状态 “自动” “运行” “松开” 中间位置 中间位置 “开” “关” “开”或“自动” “钻井” “停止” 推荐:零位 推荐:零位 零位 中间位置 “ON” “自动” “自动”

北石顶驱

操作手册

6) 【转速设定】手轮缓慢离开零位,主电机按手轮给定转速反向旋转。 7) 不需要倒扣功能时,应在 WinCC 的设定画面中通过【退出倒扣模式】按钮及时 退出倒扣模式,红色消失表明退出成功。 使用钻井模式下的反转功能时,注意钻井扭矩的设定值。防止钻杆松扣 造成事故。

5.6.3

停止钻井

系统在钻井工作方式需要正常停止时,将【转速设定】手轮回到零位, 【旋转方向】 手轮回到“停止” ,装置正常降速停车。如果【刹车】开关在“自动”位置,当系统转 速降低后自动刹车。 系统在钻井方式正常运行时,误操作【旋转方向】开关离开正向位置、 误操作【刹车】开关等,或出现电气故障时,系统将降速停车。

5.6.4

上卸扣操作

开始上/卸扣操作前,应当正确启动系统,并使系统处于如下状态:

位置 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台 司钻操作台

按钮或开关 【电机选择】 【刹车】 【液压源】 【回转头锁紧】 【吊环回转】 【吊环倾斜】 【IBOP】 【辅助操作】 【风机】 【操作选择】 【旋转方向】 【上扣扭矩限定】 【钻井扭矩限定】
- 45 -

状态 “A+B” “自动” “运行” “松开” 中间位置 中间位置 “开” “关” “开”或“自动” “钻井” “停止” 零位 零位

北石顶驱
司钻操作台 司钻操作台 液压源柜门 液压源柜门 液压源柜门 【转速设定】 【背钳】 【电源】 【液压泵】 【冷却风机】

操作手册 零位 中间位置 “ON” “自动” “自动”

5.6.4.1

上扣操作

1. 立根上扣: 执行如下步骤: 1) 确认液压泵运行正常。通讯正常时,司钻操作台“液压泵运行”指示灯常亮。 2) 旋转【上扣扭矩限定】手轮设定上扣扭矩值。 3) 【旋转方向】开关扳到“正向”位置, 【操作选择】开关扳到“旋扣”位置。 此时系统切换到正向旋扣工作方式,系统以固定转速和固定转矩正向旋扣。 。 4) 当系统保持 15%额定扭矩输出时,正转方向不动, 【操作选择】开关扳到“扭 矩”位置时,系统将按照上扣扭矩限定值自动完成上扣工作。 2. 单根上扣: 执行如下步骤: 1) 确认液压泵运行正常。通讯正常时,司钻操作台“液压泵运行”指示灯常亮。 2) 旋转【上扣扭矩限定】手轮设定上扣扭矩值。 3) 操作【回转头锁紧】开关到“锁紧”位置,进行锁紧操作, “回转头锁紧”指 示灯亮则表示锁紧操作完成。在进行背钳操作之前,须完成锁紧操作。 4) 【旋转方向】开关选择“正向”位置, 【操作选择】开关选择“旋扣”模式。 此时系统切换到正向旋扣工作方式,系统以固定转速和固定转矩正向旋扣。 5) 旋扣结束后,确认回转头锁紧,然后左手将【背钳】开关打到“卡紧”位置, 同时【操作选择】开关选择“扭矩”工作方式。此时,系统切换到上扣工作方 式。延时后系统以手轮给定的上扣扭矩限定值上扣。 动作背钳之前, 必须先确认回转头锁紧操作已完成。 即接近开关检测到 插销已插好信号, “回转头锁紧”指示灯亮, 此时锁紧操作完成。 进行上扣动作时,需观察“扭矩”表,确认实际上扣扭矩达到手轮给 定的上扣扭矩限定值。
- 46 -

北石顶驱
位置,上扣操作完成。

操作手册

6) 观察扭矩表达到设定值后,左手松开背钳,右手【操作选择】开关扳到“钻井”

7) 【回转头锁紧】开关扳到“松开” ,让插销回到松开位置, “回转头锁紧”指示 灯灭后表示松开过程完成。 5.6.4.2 卸扣操作 1) 确认液压泵运行正常。通讯正常时,司钻操作台“液压泵运行”指示灯常亮。 2) 操作【回转头锁紧】开关到“锁紧”位置,进行锁紧操作, “回转头锁紧”指 示灯亮则表示锁紧操作完成。在进行背钳操作之前,须完成锁紧操作。 3) 【旋转方向】开关扳到“反转”位置。 动作背钳之前, 必须先确认回转头锁紧操作已完成。 即行程开关检测到插 销已插好信号, 【回转头锁紧】指示灯亮, 此时锁紧操作完成。 4) 【背钳】开关打到“卡紧”位置,同时操作【操作选择】开关到“扭矩”位置。 此时,背钳首先动作夹紧钻柱接头,延时后系统以不超过最大能力 75kN.m 的 转矩值反向旋转。 当系统转速高于给定转速时, 装置自动停车。 左手松开背钳, 右手离开【操作选择】开关,卸扣动作结束。 装置在扭矩工作方式运行时,松开背钳开关或松开【操作选择】开关, PLC 系统将使驱动装置停止运行。 5) 【操作选择】开关选择“旋扣”模式。此时系统切换到反向旋扣工作方式。系 统以固定转速和固定转矩反向旋扣。 6) 当钻柱接头完全松开后, 【旋转方向】开关扳到“停止”位置, 【操作选择】开 关扳到“钻井”位置,系统停止运行。 7) 【回转头锁紧】开关扳到“松开” ,让插销回到松开位置,锁紧指示灯灭后表 示松开过程完成。 旋扣运行时,旋转方向开关误操作或电气故障 2 时,驱动系统转速和 转矩给定值降为零,装置停止运行。

- 47 -

北石顶驱
5.6.5 回转头锁紧操作

操作手册

液压源系统启动后, 操作司钻台【回转头锁紧】开关可以实现回转头的锁紧和松开 操作。顶驱装置在进行背钳操作前应先操作【回转头锁紧】开关, 通过液压机构完成回 转头锁紧操作。 操作【回转头锁紧】开关到“锁紧”位置, 此时回转头会作小幅度的旋转, 然后插 销机构动作, 如果插销行程到位, “回转头锁紧”指示灯亮, 锁紧操作完成。 如果指示 灯没亮, 则【回转头锁紧】开关扳到“松开”位置, 然后重新进行锁紧操作。 回转头锁紧与吊环回转操作互锁,锁紧后吊环回转操作无效。 背钳操作必须在回转头锁紧操作完成并确认之后进行, 以充分保证设备 和人身的安全。

5.6.6

吊环操作

液压系统启动后,在确保回转头锁紧装置松开后,操作司钻台【吊环回转】开关可 以控制吊环正转或反转。 司钻台【吊环倾斜】开关可实现吊环前倾和后倾的控制。 吊环回转操作与吊环倾斜不能同时操作。 按下【吊环中位】按钮,吊环将回到中位。进行此操作时,一定要注意防止吊卡碰 撞钻具。 在进行吊环回转操作之前, 必须确保回转头锁紧已松开, 否则回转操作无效。 当上位监控系统选择“吊环回转与倾斜互锁”这一程序连锁时,进行吊环倾斜操作 之后,必须首先按下【吊环中位】按钮,延时几秒后,才能进行吊环回转操作。 回转头锁紧操作与吊环回转操作互锁。进行回转锁紧操作时,吊环回转 操作无效;进行吊环回转操作时,回转头锁紧操作无效。 司钻操作台【辅助操作】开关位于“开”位置,且辅助操作盒使能指示灯亮时,操 作辅助操作盒相应开关可同样实现上述功能。辅助操作盒操作与司钻台操作互锁。 吊环倾斜油缸的最大承重为 2 吨,吊装钻铤等过重物体时,必须保持吊 环在“中位”状态,即吊环倾斜油缸处于不出力状态。

- 48 -

北石顶驱
5.6.7 IBOP 操作

操作手册

顶驱装置停止状态下 ,可以通过【IBOP】开关控制 IBOP 动作。 操作“IBOP”开关到 【关闭】 位置, 如果系统接收到“泥浆泵”运行信号, “IBOP” 指示灯将闪烁,声音报警器发出报警音(静音按钮不起作用),司钻可以选择打开 “IBOP”(“IBOP”开关到【开】位置),IBOP 不动作,一直处于打开状态;司钻也可 以选择关闭泥浆泵,泥浆泵关闭之后“IBOP”将关闭,“IBOP”指示灯“亮”;如果司 钻置之不理,IBOP 将在延时 10 秒之后关闭,“IBOP”指示灯“亮”,报警器静音。 在进行测井等作业时,为了保证 IBOP 不会夹断井下电缆,可通过 PLC 柜【IBOP 锁定】钥匙开关,锁定 IBOP 在“禁用”位置。具体操作步骤如下: 1) 将司钻台【IBOP】扳到“开”位置,打开 IBOP。 2) 将 PLC/MCC 柜上的【IBOP 锁定】扳到“禁用”位置,锁定 IBOP。 3) 测井等作业结束后,将 PLC/MCC 柜上的【IBOP 锁定】扳到“使能”位置, IBOP 可通过司钻台【IBOP】开关控制。 在进行测井等作业时,为了保证 IBOP 不会夹断井下电缆,操作 PLC 柜 【IBOP 锁定】钥匙开关,锁定 IBOP 在“禁用”位置。 测井等作业结束,为保证 IBOP 可靠控制,须将 PLC/MCC 柜【IBOP 锁 定】扳到“使能”位置, IBOP 可通过司钻台【IBOP】开关控制。

5.6.8

急停操作

系统出现紧急情况需要紧急停止时,操作人员可就近按下任意一个【急停】按钮, 顶驱系统所有设备快速停机(液压站【泵启动】开关处于“自动”位置) 。 按下【急停】按钮后,在执行下列步骤之前,不允许进一步操作: 1) 司钻台【转速设定】手轮回到零位, 【旋转方向】开关扳到“停止”位置, 【操作选择】开关扳到钻井位置。 2) PLC/MCC 柜上的【系统总起】开关扳到“关”位置。 3) 排除紧急情况,确认系统无故障报警。 4) 复位【急停】按钮。 5) 按下司钻台【复位/静音】开关使扬声器静音,然后再次按下该按钮复位并 解除井控状态。 6) PLC/MCC 柜上的【系统总起】开关扳到“开”位置,重新启动装置。
- 49 -

北石顶驱
5.6.9 “故障/报警”

操作手册

故障分为 4 类: 1) 装置故障:驱动装置本机故障,系统急停。 2) 通讯故障:PROFIBUS 现场总线任一子站通讯中断(选择电缆模式时,顶驱本 体子站通讯中断不报故障) ,系统急停。 3) 电气故障 1:进线柜主空开、辅助电源空开、I/O 电源、司钻台控制电源、急停 等故障,系统将紧急停车。 4) 电气故障 2:UPS 进线电源,液压站电源等,系统将自动按照正常停车状态降 速停车。 司钻台上装有 3 个“故障/报警”指示灯,通过亮、灭、闪烁三种状态组合,分类显 示故障或报警信息。如下图所示:

H1

H2

H3

H1

H2 灭

H3 灭 闪烁 灭 闪烁 灭 闪烁

报警分类

顶驱状态 其他报警 编码器报警 失压报警 主电机超温 其他通讯故障 逆变器通讯故障

闪烁 闪烁 亮 灭

报警 通讯故障

- 50 -

北石顶驱
H1 H2 闪烁 灭 亮 闪烁 灭 闪烁 灭 闪烁 灭 闪烁 H3 灭 闪烁 灭 闪烁 灭 闪烁 亮 报警分类 整流器通讯故障 本体站通讯故障 其他装置故障 整流器故障 逆变器故障 制动单元超温故障 其他电气故障 辅助电源故障 急停 风机电源故障

操作手册 顶驱状态

装置故障

电气故障

系统发生故障或报警时,扬声器发声。 故障停机之后,操作人员应将司钻台【转速设定】手轮回到零位, 【旋转方向】开关 扳到“停止”位置, 【操作选择】开关扳到钻井位置,PLC/MCC 柜上的【系统总起】开 关扳到“关”位置。 故障或报警发生后,按下【复位/静音】按钮,将使扬声器静音, “故障/报警”指示 灯保持当前状态。操作人员可以从上位监控系统中的“报警记录”画面,查看报警原因 和在线帮助,采取相应措施。报警原因消除之后,再次按下【复位/静音】按钮,系统复 位并且“故障/报警”指示灯灭。

- 51 -

北石顶驱
5.7
5.7.1

操作手册

特殊操作
编码器切换

当编码器发生故障时,工控机的上位监控系统会给出相应的文字报警提示。此时, 可操作【编码器切换】开关,依靠另一台编码器信号工作。具体步骤如下: 1) 将司钻台【转速设定】手轮回零, 【旋转方向】开关扳到“停止”位, 【操作选 择】开关扳到钻井位置,系统【系统总起】打到“关”位置。 2) 扳动一号逆变柜上的【编码器切换】开关。 3) 操作 PLC 柜面板【系统总起】开关到“开” ,系统总起,装置进入就绪状态。 此时,请及时更换编码器或排除故障。 应定期(不超过两周)进行编码器切换,使两个编码器交替运转,确保 其性能可靠。 为保证系统的稳定性,在单电机运行时,应采用和电机对应的编码器。

5.7.2

无编码器运行

当系统 2 台编码器全部发生故障时,可操作【无编码器运行】开关,系统切换到频 率控制方式(无编码器运行) 。具体步骤如下: 1) 将司钻台【转速设定】手轮回零, 【旋转方向】开关扳到“停止”位, 【操作选 择】开关扳到钻井位置,系统【系统总起】打到“关”位置。 2) 扳动 PLC/MCC 柜上的【无编码器运行】开关,系统切换到频率控制方式(无 编码器运行) ;系统自动检测实际控制方式之后,PLC 柜上的“无编码器运行” 指示灯亮。 3) 操作 PLC 柜面板【系统总起】开关到“开” ,系统总起,装置进入就绪状态。 此时,请及时更换编码器或排除故障。 系统在无编码器运行状态,转矩控制精度降低,且无法完成上、卸扣操 作,为确保驱动系统性能可靠,应及时修复损坏的编码器。

- 52 -

北石顶驱
5.7.3
5.7.3.1

操作手册

通过电缆通道操作
通过电缆通道操作

在顶驱系统本体子站由于某种原因 PROFIBUS 通讯中断之后, 系统可通过电气通道 操作: 1) 将系统【系统总起】复位到“关”位置,将司钻台所有开关复位到初始位置。 2) 将 PLC/MCC 柜上的【控制模式选择】开关扳到“电缆”位置, 【系统总起】开关 扳到“开”位置,使系统切换到应急操作模式。 3) PLC 系统控制信号通过多芯电缆发送到本体子站,此时除主电机温度与减速箱 润滑油温、不能采集入本体站以外,其他一切操作与正常工况下相同,主电机 可正常运行,顶驱装置仍可继续工作,但必须尽快排除通讯故障。 在每次停止电气系统之前(包括 CPU 重新启动) ,必须将【控制模式选 择】开关回到“通讯”位置,否则有可能引起辅助系统误动作。 5.7.3.2 通过光缆通讯操作

通过光缆通讯操作的具体步骤如下: 1) 本体子站通讯恢复之后,首先将司钻台所有开关复位到初始位置,然后【系统 总起】打到“关”位置,再将【控制模式选择】开关打到“通讯”位置。 2) 在系统无故障报警的情况下,按下司钻台【复位/静音】按钮,系统将停止电气 通道操作模式,恢复到正常的通讯操作模式。

在每次停止电气系统之前(包括 CPU 重新启动) ,必须将【控制模式 选择】开关回到“通讯”位置,否则有可能引起辅助系统误动作。

- 53 -

北石顶驱
5.7.4
5.7.4.1

操作手册

司钻台应急操作模式
启动司钻台应急旁路操作

当 PLC/MCC 柜中的 CPU 发生故障不能正常运行时,应采取司钻台应急操作模式, 但应尽快地更换新的 CPU 以保证在较短时间内恢复正常工作,具体操作步骤如下: 1) 将【系统总起】开关扳到“关”位置,司钻台所有开关复位到初始位置。 2) 将液压站【液压泵启停】开关扳到“启动”位置。 3) 将 PLC/MCC 柜上的【控制模式选择】开关扳到“旁路”位置,使系统切换到 应急操作模式。 4) 将【风机】开关扳到“开”位置,启动主电机风机。 5) 【系统总起】开关扳到“开”位置,驱动装置就绪。 6) 确认冷却风机启动之后, 【旋转方向】开关扳到“正转”或“反转”位置,主电 机启动,主轴以固定转速按所选转向运行。 此模式下须手动操作刹车、液压泵及液压站冷却风机, “自动”位置无效。 5.7.4.2 停止司钻台应急模式

停止此操作模式的具体操作如下: 1) 故障恢复后,将【旋转方向】扳到“停止”位,装置停止运行。 2) 先将司钻台所有开关复位到初始位置,然后【系统总起】打到“关”位置, 再将【控制模式选择】开关打到“通讯”位置。 3) 按下司钻台【复位/静音】按钮,司钻台应急模式停止,系统恢复到正常状态。 在司钻台应急模式下,可以进行简单的电磁阀操作。这种方式下,主轴 可以旋转,但顶驱装置只能按系统内部设定的转速和扭矩运行。 在司钻台应急模式下,系统完全脱离 CPU 工作,程序中所有的互锁、报 警和保护等功能都将不能实现。 在司钻台应急模式下,系统无安全连锁,操作人员必须谨慎操作,以避 免损坏机械设备和发生人身事故。

- 54 -

北石顶驱
6 钻井作业操作步骤
6.1 起下钻作业

操作手册

起下钻采用常规方式进行,配合管子处理装置,可大大减轻劳动强度,提高效率。

6.1.1 下钻作业
1) 提升系统将顶驱移动到二层台位置,操作【吊环回转】 ,将吊环倾斜臂转到二层 台井架工指挥所需要的方向。 2) 操作【吊环倾斜】到“前倾” ,使吊卡靠近二层台所要下放的钻杆处,井架工将 钻杆放置到吊卡中并扣好吊卡门闩。 3) 操作【吊环倾斜】到“后倾” ,大致回到井眼中心后,操作【吊环中位】 ,这时 倾斜油缸处于浮动状态。 4) 提升钻柱,整个钻柱回到中位,在这过程中,钻工应用绳索拦住钻柱下端,缓 慢释放,以防碰坏钻杆接头。 5) 下放游车,将所提钻柱与转盘面钻柱对好扣。用液气大钳旋扣和紧扣。 6) 提升钻柱,起出卡瓦;下放钻柱到井口,坐实在卡瓦上。 7) 松开吊卡, 【吊环倾斜】向后稍倾,离开钻杆;上提游车到二层台。重复上述动 作。

6.1.2 起钻作业
1) 将主轴与钻杆连接丝扣松开后,提升顶驱;操作【吊环倾斜】 “前倾”,使吊卡 扣入钻杆接头。 2) 提升顶驱,起升到二层台以上;钻台上坐放卡瓦,下放顶驱。 3) 用液压大钳卸扣。 4) 提升顶驱,操作【吊环倾斜】 “前倾”,使吊卡靠近二层台,井架工打开吊卡, 将钻杆放入立根盒。 5) 操作【吊环中位】 ,下放顶驱到钻台上接头处。操作【吊环倾斜】 “前倾”,使 吊卡扣住钻杆接头。 6) 重复步骤 2-5。
- 55 -

北石顶驱
循环和旋转活动钻具,使钻具通过阻卡点。

操作手册

起下钻过程如遇缩径或键槽,可在井架任一高度用顶驱电机与钻柱相接,立即建立

6.2 上扣操作
当下钻完毕时,钻柱下端用液气大钳将钻柱的下接头与井下钻柱对接并拧紧后,需 将顶驱与钻柱连接准备循环泥浆及旋转钻进。 (钻工将丝扣油涂抹在钻杆母扣上) 首先检查操作面板各操作按钮是否处在正常位置,液压源是否已启动,查看指示灯 指示状态,就绪灯是否常亮。具体操作步骤见第五章。 司钻缓慢下放顶驱时,应注意观察平衡油缸的活塞杆伸出位置, 不可将顶驱的全部重量压在钻柱接头上,以防旋扣时损害丝扣。

6.3 卸扣操作
需要将顶驱与钻杆柱分离时,采用卸扣操作。具体操作步骤见第五章。

6.4 钻进工况
1) 将司钻台钻井【转速设定】手轮回零, 【旋转方向】开关扳到“停止”位。 2) 操作 【电机选择】 开关选择顶驱系统电机工作方式 电机、 电机或 B 电机) (A A/B 。 在上/卸扣时一定要选择 A+B 即两个电机同时工作状态。在钻井状态下一般应选 择在两电机同时工作。 3) 在【速度设定】零位且系统未运行时, 【旋转方向】开关选择正向旋转(钻井模 式时,反向旋转无效) 。手轮处于其他状态时, 【旋转方向】开关动作无效。 4) 【操作选择】开关选择顶驱系统为“钻井”工作方式。 【速度设定】或【旋转方 向】处于其他状态时, 【操作选择】开关动作无法使系统切换为“钻井”工作方 式。 5) 将【钻井扭矩限定】手轮缓慢离开零位,设定为需要的扭矩。 6) 【转速设定】手轮离开零位,驱动系统启动,并按手轮给定转速正向旋转。 7) 正常钻井工况下,当井下负载扭矩大于钻井扭矩设定值时,会放生堵转现象。 顶驱装置提供了两种方法来释放反扭矩,如下: a) 【转速设定】手轮与【刹车】开关不动,保证主电机持续输出扭矩,缓慢减小 【钻井扭矩限定】手轮扭矩限定值,使主电机输出扭矩慢慢减小,钻具缓慢反
- 56 -

北石顶驱
转,直到手轮给定值为零,钻具反转速度降为零。

操作手册

b) 【钻井扭矩限定】手轮不动, 【转速设定】手轮回到“零位” ,电机停止输出, 系统刹车。 【操作模式】 开关与 【旋转方向】 开关位置保持不变, 【刹车】 开关 “松 开” ,钻具开始缓慢反转,司钻根据反转速度,选择合适时机操作【刹车】开关 “制动” 以保证钻具接头不被甩开; , 重复上述过程, 直到钻具反转速度降为零。 由于第 2 种方法取决于刹车的状态和刹车能力,并且受司钻经验影响较大,所 以我们只推荐使用第 1 种方法释放反向扭矩, 只有在驱动装置不能正常工作时可采 用方法 2。 释放反向扭矩时存在钻具被甩开的危险,必须严格按照操作规程进行操 作;操作中必须严格控制钻具反转速度,防止发生事故。 8) 系统在钻井工作方式需要正常停止时,将【转速设定】手轮回到零位,装置正 常降速停车。如果 【刹车】开关在“自动”位置,系统降速后自动刹车。

6.5 接单根钻进
接单根钻进程序如下: 1) 在已钻完井中的单根上坐放卡瓦,停止循环泥浆(可关闭内防喷阀) 。 2) 按照第五章的步骤卸扣。 3) 提升顶驱系统,使吊卡离开钻柱接头。 4) 启动吊环倾斜机构,使吊卡摆至鼠洞单根接头处,扣好吊卡。 5) 提单根出鼠洞,收回吊环倾斜机构,使单根移至井口中心。 6) 对好井口钻柱连接扣,下放顶驱,使单根上端进入导向口,与顶驱保护接头对 扣。 7) 按照第五章的步骤用顶驱旋扣和紧扣。 8) 提出卡瓦,打开防喷阀,开泵循环泥浆。

- 57 -

北石顶驱
6.6 接立根钻进

操作手册

接立根钻进是 DQ70BSC 顶驱装置常用的钻井方式。若井架上没有现存的立根,可 在钻进期间或空闲时,在小鼠洞内接好立根,为了安全,小鼠洞内的钻柱一定要垂直, 以保证在垂直平面内对扣。 接立根钻进程序如下: 1) 在已经钻完的钻杆接头处坐放卡瓦,停止循环泥浆(可关闭内防喷阀) 。 2) 按照第五章的步骤卸扣。 3) 提升顶驱系统,使吊卡离开钻杆接头,升至二层台后,启动吊环倾斜机构,使 吊环摆至待接的立根处。 4) 井架工将立根扣入吊卡,收回吊环倾斜机构至井口。 5) 钻工将立根插入钻柱母扣。 6) 缓慢下放顶驱,使立根上端插入导向口,与保护接头对扣。 7) 按照第五章的步骤用顶驱旋扣和紧扣。 8) 提出卡瓦,打开防喷阀,开泵循环泥浆,恢复钻进。

6.7 倒划眼作业
在起钻过程中,钻具遇阻遇卡时,可立即使钻具与顶驱连接起来并循环泥浆,边提 钻边划眼,以防止钻杆粘卡和划通键槽。 倒划眼程序如下: 1) 边循环和旋转提升钻具,直至提出一个立根。 2) 停止循环泥浆和旋转,坐放卡瓦。 3) 用液压大钳卸开钻台面上的连接扣,用顶驱卸开与之相接的立根上接头丝扣。 4) 提起立根,将立根排放在钻杆盒中。 5) 下放顶驱至钻台面,将倾斜臂后倾,打开吊卡备用。 6) 将顶驱保护接头插入钻柱母扣,用顶驱电机旋扣和紧扣。 7) 恢复循环泥浆,旋转活动钻具,继续倒划眼。

- 58 -

北石顶驱
6.8 下套管作业

操作手册

用 DQ70BSC 顶驱装置下套管作业时,需配备 500 吨长度在 3.8 米以上的吊环,以 留有足够空间安装注水泥头。 可采用常规方法下套管, 如有需要也可在套管和顶驱保护接头之间加入一个转换接 头,就可在下套管期间进行压力循环,以减少缩径井段的摩阻。由于下套管时,可利用 顶驱的倾斜臂抓取套管,且在旋扣时有扶正作用,免于错扣、乱扣现象发生,因而,用 顶驱下套管可大大提高作业的速度。 操作步骤如下: 1) 下吊环提起套管,与已入井的套管对接。 2) 操作管子处理机构的倾斜机构和回转头以调整套管对扣。 3) 按常规方法用液压大钳紧扣。 4) 提起套管柱,打开卡瓦。 5) 下放套管柱,坐好卡瓦。 6) 打开吊卡,倾臂前倾接新套管。 7) 重复上述操作。

6.9 震击操作
使用震击器会对顶部驱动装置产生一定影响, 但由于震击操作的不确定性 (随井深、 钻柱、中和点以及震击器类型等而变化) ,每一口井的情况都不相同,很难评估震击操 作对顶驱的影响程度。 在任何情况下,均不应当使用地面震击器,否则会对顶驱装置产生 伤害。 每次震击作业后,需要对顶驱进行检查,检查项目包括: 1) 目视检查整个顶驱是否有损坏的迹象。 2) 目视检查上部泥浆管线。 3) 检查全部电缆和软管的连接,有松动的重新连接。 4) 检查全部外露螺钉螺母连接,有松动的重新连接或者更换。 5) 检查全部护罩、盖板等是否松动。

- 59 -

北石顶驱
7 检查
7.1 目视检查

操作手册

要求在使用中注意观察顶驱装置的运行状态,目视检查机电液零部件的完好状态, 确保顶驱装置完好可靠。 这种目视检查应当随时进行,并在每天安排专门时间由专人进行。

7.1.1

顶驱本体检查

检查项目 紧固件 电缆与电气连接 液压管线与接头 防松装置 减速箱润滑油

检查内容 目视检查全部紧固件,不得有松动,锁紧绞丝没有锈蚀断脱 目视检查电缆护套完好,固定可靠,电缆接头没有松动迹象 目视检查液压管线没有破损,接头没有松动和漏油 目视检查主轴防松装置的螺栓没有松动,锁紧环的间隙均匀 观察减速箱润滑油液面,符合规定要求,润滑油温度正常

7.1.2

液压系统检查

检查项目 液压源油箱液面 液压源工作压力 液压源油液温度 液压源运转 液压源接头 液压阀组

检查内容 检查油箱液位,符合规定要求 检查液压源压力表,符合规定要求 检查液压源油液温度,符合规定要求 观察液压源运转状况,运转平稳,没有异常噪音 观察液压源各处接头没有漏油现象 观察液压阀组,各处接头没有漏油现象
- 60 -

北石顶驱
7.1.3 电气系统检查

操作手册

检查项目 司钻操作台防爆 司钻操作台接头 司钻操作台显示 电气柜 电气柜空调

检查内容 检查气源处理元件,清理积水,确认输出压力符合要求 检查操作台电缆接头,连接可靠,没有松脱、死弯等不正常 现象 观察司钻操作台指示灯和仪表,没有异常 观察电气柜,输入输出正常,接地正常 电控房空调设备工作正常; 柜内通风机工作正常,柜门通风口滤网清洁。

7.1.4

导轨与滑车检查

检查项目 滑车滚轮

检查内容 观察滑车滚轮,锁紧螺母没有松动,滚轮没有严重磨损、转 动灵活 观察导轨连接销钉位置正常,销钉锁销正常; 观察导轨间缝隙,没有明显不均匀。 观察导轨悬挂板和连接销,没有磨损等异常现象

导轨连接 导轨悬挂

7.1.5

拆装检查

必要时,应当对顶驱装置进行拆装检查,通过拆装发现问题,更换易损零件,保证 顶驱装置正常工作。 拆装检查的项目、方法与检查周期详见《维护保养手册》 。

- 61 -

北石顶驱
7.1.6 探伤检查

操作手册

应当定期对顶驱装置的承载零件(如吊环、提环等)进行探伤检查(NDE) ,确保 设备和人身安全。 探伤检查可以采用超声探伤(UT) 、磁粉探伤(MT)或者其他适宜的方法,探伤 检查应当按有关技术标准和规范要求进行。

7.2 磨损极限
对于吊环、提环等承载零件,应当定期检查其承载部位的磨损极限,达到磨损极限 的,应当停止使用。 正常情况下,应当在每井次使用后检查磨损极限。对于跳钻、深井等恶劣工况,应 当根据磨损情况随时检查。 详见《维护保养手册》 。

- 62 -

北石顶驱
附一、DQ70BSC 顶驱井场布置

操作手册

- 63 -

北石顶驱

操作手册

- 64 -

北石顶驱
附二、DQ70BSC 本体运移示意图

操作手册

M

x

5 . 1

M

x 1 5 .

M

x 1 5 .

M

x M . M x 1 5 1 5 1 5 . x .

M M x 1 5 M 5 x 1 . . x 1 . 5

M

x

5 . 1

M

x 1 5 .

- 65 -

北石顶驱
附三、DQ70BSC 本体结构示意图

操作手册

M

x 1 . 5

M

x 1 5 .

M

x 1 . 5

M

x 1 . 5

M

x 1 5 .

M

x 2

- 66 -

北石顶驱
附四、DQ70BSC 本体俯视图

操作手册

M 2 4 x 3

M

20

x 2.5

- 67 -

北石顶驱
附录五、钻杆接头尺寸

操作手册

内、外螺纹接头外径 钻杆接头代号 规格和类型 ±0.8 D(mm) 85.7 2 7/8IF 2 7/8EU 104.8 111.1 3 1/2IF 3 1/2EU 3 1/2EU 4FH 4IU 4EU 4IF 4 1/2IEU 158.75 4 1/2IF 5IEU 5IEU 5 1/2FH 5 1/2IEU 168.28 177.80 184.15 177.80 184.15 190.50 203.20 6 5/8FH 6 5/8IEU 209.55 215.90 4 1/2EU 168.28 158.8 4 1/2IU 139.7 152.4 152.4 120.7 127.0 133.4

- 68 -


相关文章:
11-DQ90BSC北石顶驱操作保养规程
DQ90BSC 北石顶驱操作保养规程 1 适用范围本文规定了 DQ90BSC 型顶驱的操作...(2)检查减速箱油箱液位,液位不可过高或者过低,液位低时 参考《维修保养手册》...
北石顶驱常见故障解决方法
北石顶驱常见故障解决方法一、顶驱子站通讯中断 1、检查该子站直流供电电源。...北石顶驱DQ70BSC操作手册... 74页 1下载券 北石顶驱机械图册 34页 7下载券...
顶驱操作程序
顶驱操作程序_能源/化工_工程科技_专业资料。北石DQ70BSC顶驱顶驱操作规程一、下...乘机安全小贴士 安全乘机指南 如何选择安全的航班 正确使用机上氧气面罩文档...
北石DQ70BSC顶驱操作规程
北石DQ70BSC顶驱操作规程_机械/仪表_工程科技_专业资料。DQ70BSC 顶驱操作规程一、 接立柱钻进 接立柱钻进是本顶驱装置的常用的钻井方式,若井架上没有现存 的...
顶驱日常维护保养规定_图文
有关人员应仔细阅读维护保养手册中项目内容,熟悉润滑...开口销等 正确操作 磨损及泄漏 导轨销轴、锁销等 ...项目顶驱型号 润滑项目 上压盖密封 北石 顶驱 提...
顶驱主空开常见故障的处理(李鹏)
顶驱主空开故障的处理 顶驱主空开故障的处理北石顶驱在安装调试运转过程中,主...说明 1/5 顶驱主空开故障的处理 【辅助操作】 【背钳】 【风机】 【电机...
Varco顶驱配件OEM进口,IBOP开发,北石顶驱配件,天意顶驱...
Varco顶驱配件OEM进口,IBOP开发,北石顶驱配件,天意顶驱配件,景宏顶驱配件_机械/仪表_工程科技_专业资料。维修包开发,顶驱OEM配件销售,加工制造,价格从优,Varco顶驱...
顶驱日常检查及维护保养标准
开口销 2 管子处理装置 等 3 内防喷器 操作确认 4 冲管总成 磨损及泄漏 5...北石70顶驱维护保养手册 41页 5下载券 气体灭火系统检查与维护... 64页 免费...
北石顶驱天车耳板安装位置
北石顶驱天车耳板安装位置_计算机软件及应用_IT/计算机_专业资料。 ...北石顶驱安装调试资料 42页 2下载券 北石顶驱安装调试手册 45页 5下载券 ...
顶驱下套管
传统下套管技术存在如下缺点: (1)套管旋扣操作复杂...从功能上看,北石顶驱套管 送入装置基本具备了国外...喜欢此文档的还喜欢 顶驱设备安装、拆卸手册 21页 ...
更多相关标签: