北石頂驅操作手冊1

1、1 安全須知 1 2 安全操作提示 2 2.1 電氣安全操作提示 2 2.2 液壓安全操作提示 3 2.3 井控安全操作提示 3 3 主要技術參數 4 3.1 基本參數 4 3.2 鉆井參數 4 3.3 電動機參數 5 3.4 冷卻風機 5 3.5 液壓盤式剎車 5 3.6 電氣控制系統(tǒng) 5 3.7 減速箱 5 3.8 管子處理裝置 6 3.9 液壓控制系統(tǒng) 6 4 結構與工作原理 7 4.1 動力水龍頭 8 4.1.1 主電機與風冷電機 9 4.1.2 剎車裝置 10 4.1.3 減速箱 11 4.1.4 沖管盤根總成 12 4.1.5 提環(huán) 13 鵝頸管 13 管子處理裝置 14 回轉頭

2、15 內防噴器 15 遙控內防噴器控制機構 17 18 傾斜機構 背鉗 18 絲扣防松機構 錯. 誤! 未定義書簽。 導軌與滑車 錯. 誤! 未定義書簽。 4.1.6 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6 4.3 4.4 4.4.1 4.4.1.1 4.4.1.2 4.4.1.3 4.5 4.5.1 4.5.2 4.5.3 5 5.1 5.2 5.2.1 5.2.2 電氣傳動與控制系統(tǒng) 錯. 誤! 未定義書簽 電氣系統(tǒng)的組成 錯. 誤! 未定義書簽 電控房內的驅動系統(tǒng)與 PLC錯. 誤! 未定義書簽 電控房外的控制站 錯. 誤! 未定義書簽 主動力電纜

3、與輔助控制電纜 錯. 誤! 未定義書簽 液壓傳動與控制系統(tǒng) 錯. 誤! 未定義書簽 液壓源 錯. 誤!未定義書簽 控制閥組 錯. 誤! 未定義書簽 管路系統(tǒng) 錯. 誤! 未定義書簽 操作程序 錯. 誤! 未定義書簽 啟動前的檢查 錯. 誤! 未定義書簽 電氣系統(tǒng)的啟停 錯. 誤! 未定義書簽 啟動系統(tǒng) 錯. 誤! 未定義書簽 停止系統(tǒng) 錯. 誤! 未定義書簽 5.3 液壓系統(tǒng)的啟停 錯. 誤! 未定義書簽。 5.4 主電機加熱 錯. 誤! 未定義書簽 5.5 主電機冷卻風機 錯. 誤! 未定義書簽 5.6 司鉆操作臺 錯. 誤! 未定義書簽 5.6.1 鉆井模式 錯. 誤! 未定義書簽 5.6

4、.2 鉆井模式下的反轉操作 錯. 誤! 未定義書簽 5.6.3 上卸扣操作 錯. 誤! 未定義書簽 5.6.3.1 上扣操作 錯. 誤! 未定義書簽 5.6.3.2 卸扣操作 錯. 誤! 未定義書簽 5.6.4 回轉頭鎖緊操作 錯. 誤! 未定義書簽 5.6.5 吊環(huán)操作 錯. 誤! 未定義書簽 5.6.6 井控和 IBOP 操作 錯. 誤!未定義書簽 5.6.7 急停操作 錯. 誤! 未定義書簽 5.6.8 “故障 /報警”錯. 誤!未定義書簽 5.7特殊操作 錯. 誤! 未定義書簽 5.7.1 編碼器切換 錯. 誤! 未定義書簽 5.7.2 無編碼器運行 錯. 誤! 未定義書簽 5.7.3

5、 通過電氣通道操作 錯. 誤! 未定義書簽 5.7.3.1 啟動 PLC 旁路操作 錯. 誤! 未定義書簽 5.7.3.2 停止 PLC 旁路操作模式 錯. 誤! 未定義書簽 6鉆井作業(yè)操作步驟 錯. 誤! 未定義書簽 6.1 起下鉆作業(yè) 錯. 誤! 未定義書簽 6.1.1 下鉆作業(yè) 錯. 誤! 未定義書簽 6.1.2 起鉆作業(yè) 錯. 誤! 未定義書簽 6.2 上扣操作 錯. 誤! 未定義書簽 6.3 卸扣操作 錯. 誤! 未定義書簽 6.4 鉆進工況 錯. 誤! 未定義書簽 6.5 接單根鉆進 錯. 誤! 未定義書簽 6.6 接立根鉆進 錯. 誤! 未定義書簽 6.7 倒劃眼作業(yè) 錯. 誤!

6、 未定義書簽 6.8 井控操作 錯. 誤! 未定義書簽 6.9 下套管作業(yè) 錯. 誤! 未定義書簽 6.10 震擊操作 錯. 誤! 未定義書簽 7檢查 錯. 誤! 未定義書簽 7.1 目視檢查 錯. 誤! 未定義書簽 7.1.1 頂驅本體檢查 錯. 誤! 未定義書簽 7.1.2 液壓系統(tǒng)檢查 錯. 誤! 未定義書簽 7.1.3 電氣系統(tǒng)檢查 錯. 誤! 未定義書簽 7.1.4 導軌與滑車檢查 錯. 誤! 未定義書簽 7.1.5 拆裝檢查 錯. 誤! 未定義書簽 7.1.6 探傷檢查 錯. 誤! 未定義書簽 7.2 磨損極限 錯. 誤! 未定義書簽 附一、DQ70BSC頂驅井場布置錯誤!未定義書

7、簽 附二、DQ70BSC本體運移示意圖 錯誤!未定義書簽 附三、DQ70BSC本體結構示意圖錯誤!未定義書簽 附四、DQ70BSC本體俯視圖錯誤!未定義書簽 附錄五、鉆桿接頭尺寸 錯誤!未定義書簽 附錄五、鉆桿接頭尺寸 錯誤!未定義書簽 北石頂驅操作手冊 1安全須知 頂部驅動裝置的使用，應當由具有相應資格和經驗的人員進行。在操作前應當仔細 閱讀本手冊以及相關技術文件。 上述人員以及接近系統(tǒng)設備的其他人員，應當接受鉆井操作和鉆井安全知識的培訓， 使用手套、服裝等適當的防護用品。 本手冊在正文內容之外，包含了“說明”、“注意”以及“警告”等內容。這些內容 用于提示相關操作對人身和設備安全可能產生的

8、傷害。具體說明如下： 注意（Caution）: -! 對可能導致人身或者設備傷害的提示。 警告（Warning）: :! 對極易導致人身或者設備傷害的提示。 說明（Notes）: 對與人身和設備安全有關事項的補充說明。 -3 - 本手冊中，文字加【】符號的，表示其為電氣系統(tǒng)的操作元件，例如 按鈕、開關等。 對于頂驅裝置電氣系統(tǒng)的安裝、調試、操作和維護，應當首先閱讀本 手冊。由于技術的不斷發(fā)展和變化，必須核對產品編號與本手冊封面 的編號一致，以確保產品與技術文件相一致。 非專業(yè)人員或未經過專門培訓者，不得進行頂驅裝置電氣系統(tǒng)的安裝、 調試、操作和維護，否則可能導致人身傷害或者設備事故。在系統(tǒng)工

9、作時，不得對設備進行維護和修理。 2安全操作提示 本手冊主要介紹了頂驅的結構組成和各部分功能，重點介紹了頂驅的使用操 作，涉及到故障診斷與維修部分請仔細閱讀電氣手冊和液壓手冊。 操作人員必須仔細閱讀本操作說明，并經過相關培訓方可上崗操作。 2.1電氣安全操作提示 在對設備及其電氣系統(tǒng)操作之前，應當注意以下事項： 1）電氣系統(tǒng)的維護調試應由專業(yè)人士進行。 2）應當仔細閱讀電氣手冊、電氣圖冊，熟悉電氣線路圖。 3）應當具有專業(yè)的工具，做相應的防護。 4）在確認各項工作完成之前，應當拉斷電源開關，懸掛“嚴禁合閘”的標志牌。 5）在拆卸電氣連接之前，必須對電線（電纜）和接線端子做出標識，以確保能 正確

10、地重新連接。 6）不要帶電維修或拆除任何電氣元件，不要帶電拔插各電纜插頭。 7）不要在有可燃氣體環(huán)境下帶電打開防爆控制箱或司鉆臺。 8）在整流器運行或直流母線電壓降到安全范圍以下（ DC 24V ）前，不要試圖 更換直流母線與逆變器之間的直流保險，否則會危及人身和設備安全。 9）需要對整流器或逆變器或電機維修時，請把主開關（3WL ）上的鑰匙開關向 右旋轉（鎖定位），以避免錯誤操作。 10）整流器和逆變器不能用高阻表檢測絕緣，否則高測試電壓會損壞設備。 11）司鉆臺在通電時必須保持保護氣體壓力。 在司鉆臺保護氣體失壓時，要盡快 恢復壓力或停鉆并切斷司鉆臺控制電源。 12）禁止解除任何軟件和硬件

11、中的安全連鎖。 在清除故障后，要盡快恢復功能允 許的被旁路連鎖。 13）在溫度大于40C，濕度大于95%或有凝露時，在啟動空調降溫、降濕前不 要啟動驅動器和其它控制電源。 14）系統(tǒng)主電源斷電半小時以上重新上電時，必須確認電氣控制柜內無凝露。 15）在潮濕環(huán)境下，當電氣室溫度低于外界環(huán)境溫度時， 禁止長期或頻繁打開電 控房倉門，否則可能會在電氣設備上產生凝露。 2.2液壓安全操作提示 在對設備及其液壓系統(tǒng)操作之前，應當注意以下事項： 1）應當仔細閱讀液壓手冊，熟悉液壓系統(tǒng)原理圖。 2）切斷電氣控制。 3）使用系統(tǒng)中的泄荷閥，緩慢地泄掉系統(tǒng)壓力，確認系統(tǒng)管路中沒有壓力 4）拆卸管路前，應當對連接

12、部位做出標識，以確保能正確地重新連接。 拆卸液壓管路前，應當關閉系統(tǒng)中的閥門，準備適宜的容器、棉絲、 油堵等，防止管路打開時，管路中殘留的液壓液流出，污染設備與 周圍環(huán)境。 r 液壓設備以及液壓液的溫度可能很高，需要一段時間才能冷卻到可 “ 以接近的溫度。 2.3井控安全操作提示 在頂驅安裝及使用過程中，應當隨時了解地層壓力情況和井控要求，并注意以 F事項： 1）應當仔細閱讀并理解鉆井設計要求和井控技術要求。 2）在可能鉆遇高壓油氣層或者含H2S、SO2等有害氣體的情況下，應當執(zhí)行有 關行業(yè)標準、規(guī)范、推薦做法的相關要求。 3）在鉆開油氣層期間，應當保持設備完好，應當在每天交接班期間進行 IB

13、OP 操作等井控操作的檢查和演練，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。 北石頂驅 手冊 操作 3主要技術參數 3.1基本參數 名義鉆井深度 最大載何 水道 額定循環(huán)壓力 系統(tǒng)重量 7000m （4 1/2 鉆桿） 4500 kN ID76.2mm （3） 35MPa （5000psi） 12 t （主體，不含單導軌和運移托架） 工作咼度 電源電壓 6.1m （提環(huán)面到吊卡上平面） 600 V/3AC 額定功率 環(huán)境溫度 海拔 400HPX 2 35C 50r 1000m 3.2鉆井參數 9 - 轉速范圍 0220r/min連續(xù)可調 工作扭矩 50kN.m （0110r/min 連續(xù)） 最大扭矩 75kN.m （

14、間斷） DQ70BSC頂驅工作曲線 3.3電動機參數 額定功率 400HPX 2,連續(xù) 額定轉速 1150r/mi n 最大轉速 2400r/mi n 3.4冷卻風機 型號 YB132S1-2-H WF1（船用隔爆，室外防腐） 額定功率 5.5kW (7.5HP) 額定電壓 380VAC 額定頻率 50Hz 額定電流 11A 額定轉速 2900r/mi n 3.5液壓盤式剎車 剎車扭矩 68kN.m (50,000ft-lb) 油缸工作壓力 89MPa 3.6電氣控制系統(tǒng) VFD輸入電壓 600V/3AC VFD輸出頻率 0 121Hz 電機主極溫度和控制極溫度報警（220C） 減速箱油溫報警

15、 85 r 液壓源油溫報警 60 r 3.7減速箱 速比 10.5: 1雙級減速 潤滑 齒輪油泵強制潤滑，過濾空氣冷卻 3.8管子處理裝置 回轉頭轉速 液壓馬達工作壓力 上部內防噴器（遙控） 下部內防噴器（手動） 背鉗通徑 背鉗夾持范圍 最大卸扣扭矩 吊環(huán) 傾斜臂傾斜角度 3.9液壓控制系統(tǒng) 工作壓力 工作流量 電動機電壓 電動機功率 電動機轉速 46 r/min （可調） 14MPa 6 5/8 API REG box pin，70MPa 6 5/8 API REG box pin, 70MPa 220mm 2 7/8DP 6 5/8DP 75kNm 3048mm, 350t 前傾30后傾5

16、5 16MPa 40L/mi n 380VAC 15kW 1450r/min 4結構與工作原理 DQ70BSC頂部驅動鉆井裝置主要由動力水龍頭、管子處理裝置、電氣傳動 與控制系統(tǒng)、液壓傳動與控制系統(tǒng)、司鉆操作臺、導軌與滑車、以及運移架等輔 助裝置幾大部分組成。頂驅主體結構見下圖。 動力水龍頭 導軌 管子處理裝置 DQ70BSC頂驅主體結構 北石頂驅 手冊 操作 4.1動力水龍頭 動力水龍頭部分由齒輪減速箱、兩個交流電機、提環(huán)、沖管總成、以及位于 電機上端的剎車裝置等組成。水龍頭提環(huán)采用銷釘固定在本體上，與游車相聯(lián)。 動力水龍頭的主要作用是由交流電機驅動主軸旋轉鉆進、上/卸扣，同時循環(huán)泥 漿，保

17、證正常的鉆井作業(yè)的需要。 主電機 液壓控制閥組 散熱器 減速箱 沖管總成 風冷裝置總成 剎車機構總成 提環(huán) -8 - 動力水龍頭 北石頂驅 手冊 操作 4.1.1 主電機與風冷電機 兩臺主電機并排安裝在齒輪箱 上，電機為雙軸伸結構，下端聯(lián)結 主傳動小齒輪，上端聯(lián)接剎車裝 置。 每個主電機可以提供400HP的 連續(xù)功率，在60Hz頻率下的額定 轉速為1150 r/min，通過變頻調速 系統(tǒng)無級調速。 主電機為交流變頻專用電機， 可承受6g的振動。采用牢固的鑄 鋼機座外殼結構，強度大，減小了 電機運行時的振動。電機絕緣采用 Class F絕緣材料以及100%環(huán)氧樹 脂的真空壓力浸漬，并采用開式脂

18、潤滑防磨軸承。 在主電機的上方裝有風冷電 機，由功率為5.5 kW的隔爆三相交流異步電機驅動。風機轉動后將風從盤式剎 車外殼處的吸風口吸入（該吸風口也是減速箱潤滑系統(tǒng)的熱交換器， 這樣就同時 給潤滑油散熱了），通過風道壓至主電機上部的入風口內，然后通過電機內部, 由下部的出風口通過雙層金屬網排出，從而實現(xiàn)對主電機的強制風冷。 在主電機內部裝有溫度傳感器，用于監(jiān)測和保護主電機。 9 - 北石頂驅 手冊 操作 -13 4.1.2剎車裝置 每個電機主軸上部的軸伸端裝有液壓操作的盤式剎車，通過剎車油缸對剎車 盤施以夾緊力，以實現(xiàn)剎車，其制動能量與施加的壓力成正比。 剎車裝置的安裝結構如下圖所示。 散熱

19、器 剎車封板 風機底座 編碼器 盤式剎車 剎車盤 剎車封板 剎車轂 盤式剎車 剎車安裝圖 每個剎車體帶有兩個復位彈簧，可以使剎車摩擦片在松開剎車時自動復位 剎車摩擦片的磨損量是通過增加活塞行程來自動補償的。 當電機飛車時，剎車裝置起制動作用。 4.1.3減速箱 55rpm以下時流量開關處于斷開狀態(tài), 減速箱在頂驅中是非常重要的部 件。該減速箱采用二級齒輪傳動，傳動 比大，為10.5: 1。兩對齒輪均為斜齒 輪，傳遞扭矩大，噪音低，以適應電機 崩扣時大扭矩的要求。所有軸承均采用 SKF軸承，抗震動沖擊。詳細結構見圖 所示。 減速箱的潤滑系統(tǒng)采用油泵強制 潤滑。潤滑泵為擺線齒輪結構，可逆式， 由一

20、個主電機輸出軸驅動，正反轉都可 輸出潤滑油。泵輸出的潤滑油經過濾 器、流量開關、散熱器到各個潤滑點噴 灑到軸承、1級高速傳動齒輪嚙合處、 2級傳動齒輪嚙合處，潤滑油流經主軸 承回到油箱。 減速箱的潤滑系統(tǒng)管路中安裝有 流量開關和溫度傳感器，對減速箱油溫 和循環(huán)油泵的流量進行監(jiān)測并實時報 警。 流量開關的調節(jié)要求主軸轉速在 控制界面顯示斷開；主軸轉速在55rpm以 上時流量開關處于閉合狀態(tài)，控制界面顯示閉合；當主軸轉速超過60rpm以后 流量開關由程序控制（可參考西門子的程序）。 注意：冬季與夏季使用不同的潤滑油。冬季所用油的粘度低，主機啟動時， 應低速循環(huán)10分鐘后，再正常鉆進；夏季溫度高，選

21、用粘度高的潤滑油。油溫 過高，會使齒輪軸承冷卻不夠，造成齒輪軸承磨損加大，縮短頂驅使用壽命。減 速箱油溫報警后應停止作業(yè)，使頂驅在低速空載狀態(tài)下運轉1015分鐘，待潤滑 油溫度下降到正常范圍內再繼續(xù)作業(yè)。 減速箱結構 定期檢查減速箱油箱液位。油液位過低，會使油泵吸油不充分，造成齒輪、 軸承潤滑冷卻不夠，加大磨損，縮短頂驅使用壽命。此時應對減速箱補充潤滑油。 潤滑油泵上的安全閥（溢流閥）的調節(jié)壓力為1MPa。潤滑油泵管路堵塞，同樣 造成齒輪、軸承冷卻潤滑不夠。加大齒輪和軸承磨損，縮短頂驅使用壽命。所以 一定要定期檢查潤滑系統(tǒng)，定期更換過濾器，保證油液的潔凈。 4.1.4沖管盤根總成 沖管盤根總成

22、安裝在主軸和鵝頸管之間。與通常的水龍頭沖管總成一樣，應 定期對沖管盤根總成進行保養(yǎng)，以延長其使用壽命。 $: 11 1 1IJ 1 -B- O- n 英制 公制 沖管盤根總成 4.1.5提環(huán) 提環(huán)為整體式水龍頭提環(huán)，在頂驅中是非常重要的承載零部件。 頂驅的總體 重量都由提環(huán)負擔。提環(huán)通過提環(huán)銷與減速箱相連，上面吊在游車大鉤上。 本頂驅裝置采用的提環(huán)在標準500噸水龍頭提環(huán)的基礎上加粗加長，性能指 標均達到API要求。 4.1.6鵝頸管 鵝頸管是鉆井液的通道，安裝在沖管支架上。鵝頸管下端與沖管相連，上端 打開后可以進行打撈和測井等工作。鵝頸管鵝嘴端通過S型管與水龍帶相連，是 鉆井液的入口。 提環(huán)

23、 鵝頸管 北石頂驅 手冊 操作 4.2管子處理裝置 管子處理裝置是頂部驅動裝置的重要部分之一，可以大大提高鉆井作業(yè)的自 動化程度。它由背鉗、IBOP及其操縱機構、傾斜機構、回轉機構、吊環(huán)、吊卡 等組成。 管子處理裝置 管子處理裝置是為起下鉆作業(yè)服務的。其作用是對鉆柱進行操作，可抓放鉆 桿、上/卸扣，井噴時遙控內防噴器關閉鉆柱內通道。可以在任意高度用電機上/ 卸扣。 421 回轉頭 回轉頭上端與減速箱相接，獨立于 主軸運動，其結構見圖所示?；剞D頭的 轉動是靠液馬達帶動大齒輪驅動的，由 調速閥調節(jié)液壓馬達的轉速，通常設定 回轉頭的轉速為46轉/分。回轉頭可 以作順時針、逆時針兩個方向的運動， 帶動

24、吊環(huán)吊卡轉動，以便適應去鼠洞抓 取單根，以及在主體上移至二層臺時對 準鉆桿排放架，抓放鉆柱。 回轉頭 這里特別要說明的是，DQ70BSC 頂驅的回轉頭機構與其他頂驅不同。該 懸掛體直接座落在與減速箱相接的內 套上，其內部有一止推軸承和兩個扶正 軸承，因此在起下鉆或下套管時該懸掛體能夠直接承載吊環(huán)的 350噸或500噸載 荷，而鉆井時的承載是通過主軸將負荷直接傳遞到減速箱內的止推軸承上。 所以， DQ70BSC頂驅是雙負荷通道，可有效提高主軸承壽命。 422內防噴器 內防噴器(Internal Blowout Prevent,即IBOP)的作用是：當井內壓力高于 鉆柱內壓力時，可以通過關閉內防噴

25、器切斷鉆柱內部通道， 從而防止井涌或者井 噴的發(fā)生。 它由遙控內防噴器和手動內防噴器組成。 上部的遙控內防噴器與動力水龍頭 的主軸相接，下面的手動內防噴器與保護接頭連接，鉆井時保護接頭與鉆桿相接。 內防噴器公母螺紋是6 5/8REG。遙控和手動內防噴器的結構基本相同。其組成 北石頂驅 手冊 包括：閥體、上閥座、波形彈簧、閥芯、操作手柄、十字滑塊、手柄套、下拼合 擋環(huán)、下閥座、上拼合擋環(huán)、支承環(huán)、孔用擋圈、 0形密封圈等。通過操作手 柄可使球閥旋轉90度，從而實現(xiàn)鉆柱通道的通斷。 對于高壓低壓密封、高拉伸強度、高扭轉強度，內防噴器是非常有效的。內 防噴器和下端轉換接頭以及鉆井工具接頭匹配。內防噴

26、器被定位在轉換接頭之上 用來關閉主鉆井鉆孔，并且承受反沖力。 內防噴器 423遙控內防噴器控制機構 遙控內防噴器靠液壓油缸操作換向， 可以在司鉆控制臺上方便的開關內防噴 裝置。遙控內防噴器的操作機構由一對懸掛于回轉頭下的油缸、套筒、扳手等組 成。 油缸支架 油缸 軸 滾輪 轉銷 支座 0 螺栓 套筒 曲柄 蓋板 當司鉆臺給液壓控制閥組中的 IBOP回路電控信號時，油缸就推動IBOP套 筒上行，帶動曲柄和轉銷轉動關閉 IBOP的球閥，下行則打開IBOP球閥。由于 -17 油缸與套筒之間的連接下端為滾輪接觸，可保證套筒隨主軸轉動時與油缸活塞桿 操作 北石頂驅 手冊 上的滾輪滾動運動。 注意：正常鉆井情況下主軸轉動時，不得操作內防噴器，以防憋泵 。只有當 發(fā)生井噴、井涌時才操作，使之關閉。一般我們不允許在起下鉆時，將內防噴器 關閉，原因是擔心在井噴、井涌關鍵時刻內防噴器關閉不嚴，造成重大事故。開 鉆前一定要檢查操作面板各指示燈，看IBOP按鈕是否在打開位置，一定要先打 開內防噴器，再開泥漿泵。 對于施加在鉆桿上的高流量和高壓密封，遙控內防噴器是很好的開關裝置。 424傾斜機構 由傾斜油缸推動吊環(huán)吊卡作兩個方向的運動， 可實現(xiàn)前傾、后傾，并具有自 動復位功能使吊環(huán)吊卡自動復位到中位。 前傾可伸向鼠洞或二層臺抓放鉆桿；后 傾的作用是使吊卡回