顶部驱动钻井系统讲义Word下载.docx

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在箱体上有三个液动-气动蓄能器。

平衡系统使用最大的蓄能器，中等的蓄能器卸载变量泵，最小的蓄能器迟缓启动内防喷阀。

7、PH-50管子处理器

管子处理器由以下重要部分组成：

1）、旋转吊环配接器；

旋转吊环配接器在管子处理器的上部，在起升或吊环倾斜装置定位，管子处理器围绕钻杆旋转时，保证了液压管道的连接。

同时，旋转吊环配接器也为吊环倾斜装置、扭矩背钳液缸、内防喷阀液缸提供了安装的位置。

旋转吊环配接器由一个液压驱动马达驱动旋转。

司钻台上的一个电磁阀控制旋转吊环配接器的液压马达。

2）、扭矩背钳；

悬挂在旋转吊环配接器上的扭矩作用架支撑着扭矩背钳。

由一对带插楔式的夹子和夹紧液缸组成，在钻柱和保护短节连接时用于夹紧钻柱接头。

钻杆上卸扣时可以上下移动并平衡上卸扣时产生的扭矩。

3）、吊环倾斜装置

吊环倾斜装置由通过销子连接和旋转吊环配接器上的液缸活塞杆和通过一套耳板用销子连接的液缸缸体组成。

操作司钻台上的开关给液缸加压，伸长活塞杆使吊卡到鼠洞和放下位置。

浮动使吊卡回到井口中心位置。

液缸装置上的锁销限制吊卡移动到井架工的位置，拖动拦绳松开门锁吊卡可以移动到鼠洞位置。

4）、内防喷器（IBOP）

管子处理器中的内防喷器的控制阀是一个球形、全尺寸、内部通的安全阀。

在下部第二个手动阀可以辅助进行井控。

两个球阀的直径均为6-7/8英寸，承受压力为1500psi。

从司钻台上一个电磁阀控制一个液缸和曲柄遥控上部的内防喷器的打开和关闭。

下部特有的防喷阀和上部的球阀类型相同，除了它必须由一个扳手手动打开和关闭。

两个球阀在钻杆中且在TDS-11SA连接钻杆时可以使用。

在卸去扭矩背钳后使用大钳可以从上防喷器阀上拆去下防喷器阀。

在断开下防喷阀后起升TDS-11SA，有足够的空间安装合适的短节和阀件用于井控操作。

使用钻井大钳从TDS-11SA上防喷器阀上拆去下防喷器阀后，下防喷器阀仍和钻杆连接用于井控过程。

在系统中有一个保护短节连接钻杆到下防喷阀上。

5）、吊卡吊环和钻杆吊卡。

钻杆吊卡悬挂在吊环上。

吊环倾斜装置摆动吊卡可以提起钻杆。

三、顶驱的安装

1、准备和预先安装指导

TDS-11SA和钻机绞车系统和电路供电系统连接。

在已存在的钻机上安装TDS-11SA时需要井架和电路系统。

因为井架控制行程，因此当使用方钻杆时，井架100英尺高顶驱的行程相比较是75英尺。

通常需要用75英尺的水龙带代替标准的60英尺的水龙带，立管延伸到70英尺。

通常钻台面的布置均适合在绞车一侧的井架安装导轨，在对面V形门安装管子处理器。

考虑到管排架的问题供电线路和泥浆软管的位置非常重要，应保证有足够的空间防止磨损供电线路和泥浆软管。

其他的安装指导有：

套管对扣台；

钻台和井架辅助设备；

绞车快绳；

导轨悬挂座板；

扭矩反作用梁；

泥浆立管伸长；

VARCO司钻台的位置；

变频器的位置。

2、安装准备工作检查

下面部分是在安装导轨总成和TDS-11SA前应完成的准备工作和井架部分。

包括：

1）、保证井架是垂直的，天车在转盘中心的上方；

2）、根据需要井架已整改完毕且导轨支撑座和扭矩平衡梁按照VARCO说明书FIP00003中的描述安装和检测；

3）、井架上已安装供电线路的连接座。

4）、控制面板和变频驱动已安装。

5）、井架大绳等已检测，确信和TDS-11SA相匹配。

6）、已安装大钩和连接座板。

大钩的打开方向朝向绞车。

3、安装

1）、安装导轨和下部连接装置

TDS-11SA在一个滑撬上运输，安装在最上部的导轨部分上。

TDS-11SA由滑撬中的导轨支撑。

按下列步骤安装：

A：

把连接提环安装在天车上；

B：

在TDS-11SA上接一根吊索，沿大门跑道提升TDS-11SA移到钻台上面。

保证已安装提环锁死装置。

C：

在滑撬的底部连接一个向后拉的绳子。

D：

提环和大钩连接。

拆去锁死销。

保证滑动架的止动装置已啮合。

使用绞车从滑撬上提起TDS-11SA。

E：

从钻台上拆去滑撬。

F：

用游车放下TDS-11SA至钻台。

G：

把下一段导轨运道钻台上。

在两个连接孔的部位涂黄油。

悬挂、起升、对正和穿销子。

注：

根据导轨的位置如：

上部、底部、中部，连接过程也许会变化。

H：

用游车提升TDS-11SA和导轨直到第二段导轨的底部在钻台上，准备穿下一段导轨的销子。

I：

提升下一段导轨到钻台上并和最下面的导轨用销子连接。

J：

重复第G步到第I步的导轨安装过程直到TDS-11SA在井架的上部。

K：

把上部导轨安装在带有钩环的连接提环上。

稍微放下游车拆去滑动架的销子。

把导轨连接在横梁上。

2）、安装水龙带

观察水龙带在使用中和井架不互相干涉。

3）、安装井架电路接头

4）、安装司钻台和检测仪表

司钻台的安装位置应在司钻操作绞车的刹把和离合器时，司钻容易接触和观察到。

司钻在操作时必须很容易看到检测仪表。

5）、安装供电线路

按下列步骤安装供电线路：

（1）、在井架上安装供电线路安装座。

（2）、用螺栓把供电线路安装座固定在井架大腿的适当高度。

安装座在TDS-11SA的一边，且离井口中心越远越好，以保证有足够的弯曲半径。

安装座应尽可能的远离中心位置以保证在操作时供电回路不会被导轨挂住。

且尽可能的靠后，为钻井大绳、二层台、悬吊钢丝绳等提供空间。

（3）、不要从包装箱中打开电缆，直到准备悬挂在井架上。

（4）、使用气动绞车提升以至电缆打开卷时无缠绕。

（5）、用一个安装在供电回路的吊环上的吊索提升电缆。

应保证有足够的空间使电缆提升且无缠绕。

（6）、用法兰把吊环固定在安装座上。

（7）、把和顶驱连接的一端和顶驱连接在一起。

（8）、按照电路图连接电缆的端线。

控制线路的安装过程如上相同。

6）、安装平衡系统

按照下列步骤安装平衡液缸：

（1）、把梨形环安装在大钩的孔中。

（2）、顶驱供电。

（3）、旋转平衡模式阀从RUN位到RIG-UP位。

（4）、当液缸为最大冲程时，把液缸的耳板穿过梨形环，安装耳板销子。

（5）、平衡液缸和梨形环连接完成时，旋转平衡系统模式阀返回到RUN位置。

（6）、顺时针调整PCC升高测试点CB的压力，直到提环刚好离开大钩。

缓慢减小压力25psi使压力稳定。

7）、安装接头夹具

用TDS-11SA电机连接上下内防喷阀和保护短节，三处的扭矩均为46000英尺磅。

在施加扭矩前应拆去保护短节和下部IBOP之间的接头夹具，另外两个接头夹具必须松开。

按下列过程安装接头夹具：

接头夹具安装不到位时不要拧紧螺栓，否则将会自由滑动。

（1）、使用指定的黄油如Molykote　Ｇn润滑夹具螺纹孔、螺杆和内部的斜面。

（2）、把夹具套在主轴、内防喷器和保护短节上。

（3）、清洗主轴、内防喷器和保护短节的表面。

保证表面光滑，没有黄油和油。

（4）、把接头夹具安装在每一个接头上。

（5）、对称安装三个或四个螺栓均匀上紧相对应的主轴、IBOP、保护短节的接头夹具。

适当的对正斜面和调整滚套。

（6）、以顺时针或逆时针方向上紧夹具螺栓。

连续上紧达185英尺磅。

（7）、检查确保没有松动螺栓。

接头夹具间的斜形夹具尽可能的和所有面的尺寸相等。

（8）、所有的螺栓穿上防松线。

在钻井期间每天或每周检查螺栓的扭矩。

8）、接头夹具拆卸

拆卸过程和安装过程相反。

注意以下几点：

（1）、逐步松开所有的螺栓。

首先松开螺栓的四分之一扣，以免倾斜并夹住卡圈。

这时不要完全拆去螺栓，否则卡圈有可能跑出。

（2）、拆去在第一次安装时接头夹具上的其他物质。

一旦螺栓松开拆去保护短节、内防喷器和主轴上的接头夹具。

9）、重新安装接头夹具

准备好所有的连接件、拆开的部件。

擦干净并检查所有部件。

按照上面的安装过程的第一步重新安装。

锁死螺栓不能多次使用。

四、运转

1、顶驱全面检查

1）、液压系统

检查液面和过滤器的工况

按照下列过程检查液面和过滤器的工况：

（1）、在管子处理器的背钳液缸打开、平衡液缸连接在大钩上、TDS-11SA静止在大钩上和系统供能时，检查安装在两个钻井交流电机之间的储油池上液位指示器的指示的液面位置，应在中间的位置。

（2）、如果液面偏低，使用VARCO提供的手泵和过滤管子通过和过滤器连接的快装接头添加油。

（3）、检查安装在左边交流钻井电机上过滤器的过滤指示灯。

如果指示灯弹出，拆去过滤器更换一个新的过滤器元件。

2）、测试下列三个冲氮蓄能器的予冲压力：

系统蓄能器予冲800psi；

平衡系统蓄能器予冲900psi；

定时迟缓蓄能器予冲800psi。

如果蓄能器的压力高则泄压否则充氮气。

五、TDS-11SA顶驱长期存放方式

1、在放下井架之前放出齿轮油。

2、卸去保护接头。

3、从下部拆去导轨的连接和吊环。

4、放下导轨。

5、把拖撬移到钻台上。

6、把TDS-11SA放入拖撬中并穿上销子。

7、脱开大钩，移走顶驱。

8、若是室内存放，放在拖撬上即可。

若为室外存放则应放入集装箱内。

9、应避免室外温度变化范围和湿度太大。

合适的环境是在60°

F时空气清洁和干燥。

10、在运输之前所有暴露的未刷漆的金属部分用一层保护层包起来，而且应定期检查这些部位是否发生锈蚀。

11、应盖上所有暴露部分以防止水和灰尘进入。

钻井电机周围应留有足够的通风空间。

12、在存放期间应定期旋转典电机和齿轮以分配润滑。

若为室内存放则间隔三个月，若为室外存放则应间隔一个月。

六、VARCO司钻台的操作

司钻台由不锈钢制成，具有防水性和正压保护性。

下表列举了司钻台的组成部件及功能。

序号

名称

类型

功能

1

MAKE-UP

CURRENTLIMIT

0→MAX

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。

2

OILPRESSLOSS

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。

3

VDCPRESSLOSS

司钻台

压力低

当检测到司钻台的清洗压力低时，指示灯闪烁并发出警报声。

4

DRILLMOTOROVERTEMP

钻井电机过热

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。

5

DRILL/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。

6

BLOWERLOSS

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。

7

ALARMSILENCE

/LAMPCHECK

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。

8

HYDRAULICPOWER

AUTO/ON

液压系统

自动

/启动

2位

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。

9

COUNTERBALANCE

DRILL/STANDJUMP

平衡系统

/立柱上跳

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（STANDJUMP）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。

10

ROTATE

LEFT/RIGHT

管子处理器

旋转头左/右

3位

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。

11

LINKTILTFLOAT

吊环浮动

绿色

按下按钮时，吊环浮动到中心位置。

12

TORQUEWRENCH

PUSHHOLD

背钳开关

按下按钮并保持时，背钳关闭和止动销止动。

13

LINKTILT

DRILL/OFF

/TILT

吊环钻进

/关闭/倾斜

3位

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。

14

BRAKEON

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

15

BRAKE

OFF/AUTO/ON

刹车

关闭/自动

/打开

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。

16

IBOPCLOSED

内防喷阀

关闭

琥珀

当液压作用在液缸上时，内防喷器关闭指示灯亮。

17

IBOP

OPEN/CLOSE

内防喷器

打开/关闭

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。

18

EMERGENCYSTOP

紧急停车

菌形按钮

按下时，关闭所有操作，开关和变频器连接。

19

THROTTLE

钻井油门

0→最大

控制钻井速度。

钻具转速在转速仪表上显示。

20

DRIVEFAULT

驱动故障

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。

21

REVERSE/OFF

/FORWARD

反转/停止

/正转

控制在钻进和上扣操作中钻井电机的旋转方向。

22

DRILLTORQUE

钻井扭矩

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。

23

TORQUE

0→50000ft/lb

扭矩表

表

0→10VDC

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。

24

RPM

0→250rpm

转速表

显示钻杆转速，单位rpm。

转速通过钻井油门控制。

七、操作

1、启动程序

启动TDS-11SA程序如下：

1）、检查箱体上润滑油液位计显示的润滑油液面。

2）、检查储油箱上液压油液位计显示的液压油液面。

3）、启动顶驱正转（FORWARD），油门关闭（OFF），钻井扭矩限制（DRILLTORQUELIMIT）设置为一半刻度。

启动鼓风机和液压泵。

4）、检查安装在交流钻井电机左边的液压过滤器指示灯。

由于液体温度低，指示灯也许不亮。

复位指示灯，在液压系统温度升高时再检查指示灯的状态。

5）、检查润滑油过滤器指示灯。

6）、放下顶驱，靠近钻台，练习司钻台上的每一个控制程序。

7）、旋转主轴。

2）、管子处理器操作

（1）、内防喷器保护阀

司钻台上内防喷阀（IBOP）开关启动关闭（CLOSE），液压启动器液缸活塞杆收缩，关闭内防喷器球阀。

司钻台上内防喷阀（IBOP）开关启动打开（OPEN），液压启动器液缸活塞杆伸长，打开内防喷器。

（2）、扭矩背钳

启动背钳开关，缓慢旋转吊环配接器直到止动销啮合，在止动销完全啮合时，背钳夹紧工具接头。

（3）、吊环傾斜装置

启动吊环傾斜开关到右边，液缸收缩，使钻杆吊卡到放下位置。

按下吊环浮动按钮，允许吊卡返回中心位置。

吊卡可以调整到井架工和鼠洞位置。

八、钻进

1、接立根钻进

接立根钻进是TDS-11SA系统常用的钻进模式。

接立根钻进程序如下：

（1）、钻完井中立根，直到保护短节离钻台3英尺高，立根停止旋转。

（2）、提起钻柱，坐放卡瓦，使接头处离钻台4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。

制动开关设置为自动（AUTO）。

（5）、管子处理器背钳夹紧钻杆。

（6）、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）。

（7）、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大钩。

（8）、关闭对扣（SPIN）模式，立柱上跳停止工作。

打开钻杆吊卡。

（9）、提升顶驱离开井口并倾斜吊环/吊卡到井架工位置。

（10）、起升顶驱到管牌架位置接下一根立根。

（11）、用扭矩大钳夹紧钻杆公接头，在钻杆接头上涂丝扣油。

（12）、启动钻井电机的开关从反转到正转。

（13）、吊卡卡在下一根立根上提升使立根离开放置区，清洗接头。

（14）、吊环倾斜复位，使立根和钻台上的钻杆接头连接。

（15）、启动顶驱开关到对扣（SPIN）模式。

（16）、缓慢下放大约2英尺，使顶驱和立根上部接头对扣连接。

（17）、缓慢下放接头到轴肩处。

（18）、启动扭矩模式，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模式。

（19）、启动钻进（DRILL）模式。

（20）、打开扭矩大钳。

打开内防喷器。

启动泥浆泵。

（21）、提升取出卡瓦。

钻进。

2）、接单根钻进

（1）、钻完井中单根，提升大约4英尺，坐放卡瓦。

（2）、钻井电机在扭矩模式反转断开保护短节和钻柱间的连接。

（3）、使用钻井电机在SPIN模式下旋出连接。

（4）、打开吊卡提升TDS-11SA。

（5）、吊环倾斜使吊卡到鼠洞中单根位置，锁死吊卡，卡住单根。

（6）、当接头离开钻台时，放松吊卡，使单根到中心位置。

（7）、对正钻台上钻柱接头，下放顶驱，使单根沿对扣引靯直到保护短节和新的接头连接。

（8）、使用扭矩大钳旋加扭矩，用SPIN模式旋紧，使用TDS-11SA电机在TORQUE模式，上紧连接。

（9）、取出卡瓦，启动泥浆泵，钻进。

3）、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。

4）、倒划眼

（1）、循环和旋转的同时，提升游车，直到出现第三个钻杆接头。

（2）、停止循环和旋转，坐放卡瓦。

（3）、卸开钻台面上的连接扣，用钻井电机松扣。

（4）、用钻井电机和背钳卸开立根，然后用钻井电机旋扣。

（5）、用吊卡提起立根。

将立根重新排放好。

下放游车和顶驱至钻台。

（6）、对扣后，用钻井电机旋扣和紧扣。

（7）、恢复循环，继续倒划眼。

4）、井控程序

（1）、一旦发现井涌，立即坐放卡瓦，将顶部驱动装置和钻柱对好扣。

（2）、进行旋扣和紧扣。

关闭遥控式上内防喷阀。

（3）、下放钻柱至钻台，重新坐卡瓦。

手动关闭下内防喷阀。

（4）、移开下部和中部接头安全夹具。

（5）、用大钳卸掉下内防喷阀和保护接头。

（6）、在下内防喷阀的上部接入合适转换接头，止回阀和循环短节。

（7）、进行正常的井控程序。

5）、下套管

下套管作业必须使用较长（170英尺）的吊环，以留有足够的空间在管子处理装置的下方安装注水泥龙头。

八