(高清版)GBT 31049-2022 石油天然氣鉆采設(shè)備 頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置

代替GB/T31049—2014石油天然氣鉆采設(shè)備頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置2022-12-30發(fā)布2023-07-01實(shí)施國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)I前言 12規(guī)范性引用文件 l3術(shù)語和定義 14產(chǎn)品分類及產(chǎn)品規(guī)格 34.1產(chǎn)品分類 34.2產(chǎn)品規(guī)格 34.3型號(hào)表示方法 45功能 45.1基本部件功能 45.2專用部件功能 96設(shè)計(jì) 96.1設(shè)計(jì)要求 96.2強(qiáng)度分析 96.3連接型式與尺寸 6.4動(dòng)力水龍頭 6.5管子處理裝置 6.6平衡機(jī)構(gòu) 6.7導(dǎo)軌與滑車 6.8液壓系統(tǒng) 6.9電氣系統(tǒng) 6.10電控系統(tǒng) 6.11司鉆操作臺(tái) 6.12頂驅(qū)下套管裝置 6.13軟扭矩系統(tǒng) 6.14扭擺減阻系統(tǒng) 6.15設(shè)計(jì)確認(rèn)和驗(yàn)證 7制造 7.1材料 7.2焊接 7.3表面處理及涂裝 7.4質(zhì)量控制與追溯 8試驗(yàn) Ⅱ8.1通則 8.2靜載荷拉伸試驗(yàn) 238.3零部件功能性試驗(yàn) 9檢驗(yàn)規(guī)則 9.1檢驗(yàn)分類 9.2判定規(guī)則 10.1通用要求 10.2需要由制造商保存的文件 10.3產(chǎn)品出廠隨行文件 11.1產(chǎn)品標(biāo)志 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件代替GB/T31049—2014《石油鉆機(jī)頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置》,與GB/T31049—2014相比，除結(jié)構(gòu)調(diào)整和編輯性改動(dòng)外，主要技術(shù)變化如下：a)增加了頂驅(qū)型號(hào)表示方法(見4.3);b)增加了1500m、8000m、15000m系列頂驅(qū)的產(chǎn)品主要參數(shù)、提環(huán)與大鉤的連接尺寸、提環(huán)與游車的連接尺寸、主軸、內(nèi)防噴器、保護(hù)接頭尺寸和連接螺紋、旋轉(zhuǎn)頭吊耳尺寸、內(nèi)防噴器規(guī)格參數(shù)、背鉗夾持范圍(見表1、表3、表4、表5、表6、表7和表8);c)增加了直驅(qū)頂驅(qū)動(dòng)力水龍頭結(jié)構(gòu)示例(見圖3);d)增加了剎車裝置的功能要求(見5.1.1.4);e)增加了承載箱的功能要求和設(shè)計(jì)要求(見5.1.1.7、6.4.3);f)增加了專用部件功能(見5.2);g)增加了常規(guī)頂驅(qū)設(shè)計(jì)使用環(huán)境最低溫度要求(見6.1.2),增加了易墜落零部件防護(hù)措施要求(見6.1.4);h)增加了減速箱潤滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求(見6.4.2.3);i)更改了旋轉(zhuǎn)頭設(shè)計(jì)要求(見6.5.1,2014年版的6.5.1);j)增加了液壓油溫升設(shè)計(jì)要求(見6.8.2);k)增加了執(zhí)行元件要求(見6.8.5);1)更改了區(qū)域劃分的規(guī)范性引用文件(見6.9.1,2014年版的6.9.1),增加了海洋頂驅(qū)電控房規(guī)定(見6.9.1);m)增加了頂驅(qū)下套管裝置設(shè)計(jì)要求、試驗(yàn)要求和檢驗(yàn)項(xiàng)目(見6.12、8.3.7、表10);n)增加了軟扭矩系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求、試驗(yàn)要求和檢驗(yàn)項(xiàng)目(見6.13、8.3.8、表10);o)增加了扭擺減阻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求、試驗(yàn)要求和檢驗(yàn)項(xiàng)目(見6.14、8.3.9、表10);p)更改了剎車試驗(yàn)方法(見8.3.2,2014年版的8.3.2)、主通道密封試驗(yàn)中型式試驗(yàn)壓力數(shù)值(見8.3.4.1,2014年版的8.3.4.1),更改了主通道密封試驗(yàn)出廠試驗(yàn)壓力(見8.3.4.2,2014年版的q)更改了液壓系統(tǒng)試驗(yàn)方法(見8.3.5,2014年版的8.3.5)請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由全國石油鉆采設(shè)備和工具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC96)提出并歸口。本文件起草單位：北京石油機(jī)械有限公司、中國石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院、寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司、中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司、中國石油集團(tuán)西部鉆探工程有限公司、中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司、中石化中原石油工程有限公司、中海油研究總院有限責(zé)任公司、南陽二機(jī)石油裝備集團(tuán)股份有限公司。本文件于2014年首次發(fā)布，本次為第一次修訂。1石油天然氣鉆采設(shè)備頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置1范圍本文件規(guī)定了石油天然氣鉆采設(shè)備頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置(以下簡稱“頂驅(qū)”)及其配套裝置的分類及規(guī)本文件適用于石油天然氣鉆采設(shè)備頂驅(qū)及其配套裝置的分類及規(guī)格、功能、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、檢驗(yàn)、存儲(chǔ)和運(yùn)輸。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T228.1金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分：室溫試驗(yàn)方法GB/T229金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法GB/T231.1金屬材料布氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法GB/T3766液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及其元件的通用規(guī)則和安全要求GB/T3797電氣控制設(shè)備GB/T4208—2017外殼防護(hù)等級(jí)(IP代碼)GB/T6402—2008鋼鍛件超聲檢測方法GB/T7233.1—2009鑄鋼件超聲檢測第1部分：一般用途鑄鋼件GB/T7251.8低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第8部分：智能型成套設(shè)備通用技術(shù)要求GB/T7935液壓元件通用技術(shù)條件GB/T9444—2019鑄鋼鑄鐵件磁粉檢測GB11118.1液壓油(L-HL、L-HM、L-HV、L-HS、L-HG)GB/T15622液壓缸試驗(yàn)方法GB18613—2020電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)GB/T19190—2013石油天然氣工業(yè)鉆井和采油提升設(shè)備GB/T19830石油天然氣工業(yè)油氣井套管或油管用鋼管GB/T23507.2石油鉆機(jī)用電氣設(shè)備規(guī)范第2部分：控制系統(tǒng)JB/T8468—2014鍛鋼件磁粉檢測JB/T10829液壓馬達(dá)SY/T6671石油設(shè)施電氣設(shè)備場所工級(jí)0區(qū)、1區(qū)和2區(qū)的分類推薦作法SY/T6919—2020石油天然氣鉆采設(shè)備鉆機(jī)和修井機(jī)涂裝規(guī)范3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。2頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置topdrivesystem由動(dòng)力水龍頭和管子處理裝置等組成，能驅(qū)動(dòng)鉆柱旋轉(zhuǎn)并具有旋緊或松開鉆柱接頭的功能，可以沿導(dǎo)軌上下移動(dòng)，完成鉆井作業(yè)(也可在小鼠洞作業(yè))的裝置。電驅(qū)動(dòng)頂驅(qū)electrictopdrivesystem由交流或直流電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)裝置主動(dòng)力的頂驅(qū)。液壓驅(qū)動(dòng)頂驅(qū)hydraulictopdrivesystem由液壓馬達(dá)提供驅(qū)動(dòng)裝置主動(dòng)力的頂驅(qū)。直驅(qū)頂驅(qū)direct-drivetopdrivesystem動(dòng)力機(jī)直接驅(qū)動(dòng)鉆柱旋轉(zhuǎn)的頂驅(qū)。動(dòng)力水龍頭powerswivel一種支承鉆柱并直接驅(qū)動(dòng)鉆桿旋轉(zhuǎn)的水龍頭，隨游車一起移動(dòng)，用來在鉆井作業(yè)時(shí)向鉆柱的頂部提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。管子處理裝置pipehandlingdevice抓放鉆柱、為旋緊或松開保護(hù)接頭與鉆柱接頭之間的連接螺紋提供夾緊力的裝置。注：能實(shí)現(xiàn)吊環(huán)前、后傾斜和旋轉(zhuǎn)等功能。頂驅(qū)在鉆機(jī)井架內(nèi)沿其上下移動(dòng)，并保持頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)軸線相對井架位置固定的部件。注：能承受反扭矩。在各種作業(yè)中使頂驅(qū)相對于井架保持正確位置的裝置。注：能承受反扭矩。旋轉(zhuǎn)頭rotatinghead管子處理裝置中由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)繞中心軸旋轉(zhuǎn)的總成。管子處理裝置中夾緊鉆柱接頭的總成，用于主軸施加扭矩旋緊或松開保護(hù)接頭與鉆柱之間的連接螺紋時(shí)，提供夾緊力的裝置。內(nèi)防噴器insideblowoutpreventer安裝在頂驅(qū)主承載通道中，在關(guān)閉狀態(tài)下能防止井涌或者井噴時(shí)鉆井液從鉆柱通道噴出的裝置。頂驅(qū)下套管裝置topdrivecasingrunningsystem連接于頂驅(qū)(動(dòng)力水龍頭)主軸，由提升總成、驅(qū)動(dòng)總成、卡瓦夾持總成、密封及導(dǎo)向總成組成的用于下套管的機(jī)械裝置。3保護(hù)接頭saversub連接頂驅(qū)鉆井液主循環(huán)通道下端和鉆柱的轉(zhuǎn)換接頭。主承載件primaryload-carryingcomponent設(shè)備在操作中承受軸向載荷的零部件。施加給設(shè)備的規(guī)定最大工作載荷。軟扭矩softtorque一種地面控制技術(shù)，通過動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)頂驅(qū)輸出轉(zhuǎn)速和扭矩，抑制鉆柱因不均勻受力引起的有害粘滑振動(dòng)。扭擺減阻rockingdrilling一種地面控制技術(shù)，通過控制頂驅(qū)在限定的角度、扭矩范圍內(nèi)來回扭擺鉆柱，降低鉆柱因貼靠井壁產(chǎn)生的摩阻。4產(chǎn)品分類及產(chǎn)品規(guī)格4.1產(chǎn)品分類4.1.1按驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力源形式，可分為電驅(qū)動(dòng)頂驅(qū)和液壓驅(qū)動(dòng)頂驅(qū)，其中電驅(qū)動(dòng)頂驅(qū)又可分為直流電驅(qū)動(dòng)頂驅(qū)和交流電驅(qū)動(dòng)頂驅(qū)。4.1.2按主動(dòng)力的傳遞方式，可分為減速驅(qū)動(dòng)頂驅(qū)和直驅(qū)頂驅(qū)。頂驅(qū)的規(guī)格按名義鉆深和額定載荷來劃分，主要參數(shù)應(yīng)符合表1的規(guī)定。如需特殊參數(shù)，可與用戶協(xié)商。表1產(chǎn)品規(guī)格及主要參數(shù)名義鉆深“m額定載荷連續(xù)鉆井kN·m短時(shí)最大扭矩kN·m額定轉(zhuǎn)速r/min鉆井液循環(huán)通道工作壓力MPa主軸內(nèi)徑mm2000400022504表1產(chǎn)品規(guī)格及主要參數(shù)(續(xù))名義鉆深“m額定載荷連續(xù)鉆井短時(shí)最大扭矩kN·m額定轉(zhuǎn)速r/min鉆井液循環(huán)通道工作壓力MPa主軸內(nèi)徑mm名義鉆深是在頂驅(qū)使用114mm(41/2in)鉆桿情況下的鉆井深度?！B續(xù)鉆井扭矩是在額定轉(zhuǎn)速下的連續(xù)最大扭矩。4.3型號(hào)表示方法頂驅(qū)型號(hào)的表示方法見圖1。DQD——直流變頻驅(qū)動(dòng)B——交流變頻驅(qū)動(dòng)Y——液壓驅(qū)動(dòng)第二特征符號(hào)省略——單主動(dòng)力機(jī)減速驅(qū)動(dòng)S——雙主動(dòng)力機(jī)減速驅(qū)動(dòng)D——多主動(dòng)力機(jī)減速驅(qū)動(dòng)Z——主動(dòng)力機(jī)直接驅(qū)動(dòng)名義鉆深：表示用114mm鉆桿組成的鉆柱標(biāo)定，以100m為單位計(jì)的名義鉆深范圍上限圖1頂驅(qū)型號(hào)的表示方法示例1:名義鉆深范圍為4000m、交流變頻驅(qū)動(dòng)表示為DQ40B。示例2:名義鉆深范圍為9000m、交流變頻驅(qū)動(dòng)、雙主動(dòng)力機(jī)減速驅(qū)動(dòng)頂驅(qū)型號(hào)表示為DQ90BS。5功能5.1基本部件功能5.1.1動(dòng)力水龍頭5.1.1.1結(jié)構(gòu)組成動(dòng)力水龍頭主要包括提環(huán)、動(dòng)力機(jī)(電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá))、鵝頸管、沖管總成、減速箱(或承載箱)、提環(huán)銷和主軸等零部件，減速驅(qū)動(dòng)頂驅(qū)動(dòng)力水龍頭見圖2,直驅(qū)頂驅(qū)動(dòng)力水龍頭見圖3。5標(biāo)引序號(hào)說明：1——提環(huán)；2——?jiǎng)x車裝置；3——?jiǎng)恿C(jī)；4——鵝頸管；5——沖管總成；6——減速箱；7——提環(huán)銷；8——主軸。圖2減速驅(qū)動(dòng)頂驅(qū)動(dòng)力水龍頭結(jié)構(gòu)示例6標(biāo)引序號(hào)說明：1——提環(huán)；2——鵝頸管；3——沖管總成；4——?jiǎng)恿C(jī)；5——承載箱；6——提環(huán)銷；7——主軸。提環(huán)連接頂驅(qū)與鉆機(jī)提升系統(tǒng)的大鉤或游車，承受頂驅(qū)和管柱的總載荷。5.1.1.3.1動(dòng)力機(jī)具有為旋轉(zhuǎn)鉆柱提供動(dòng)力的功能，可使用電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)。5.1.1.3.2直驅(qū)頂驅(qū)的動(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)軸應(yīng)為中空，以便鉆井液穿過。5.1.1.3.3動(dòng)力機(jī)可置于承載箱的上部(見圖3)或下部。5.1.1.4.1剎車裝置起制動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)的作用，能承受反扭矩，剎車裝置可采用兩種工作形式。——盤剎制動(dòng)是一種機(jī)械制動(dòng)方法，裝在電機(jī)主軸的軸伸端，由剎車鉗對剎車盤施以夾緊力，實(shí)現(xiàn)剎車，制動(dòng)能量與施加的壓力成正比?！芎闹苿?dòng)是一種電氣制動(dòng)方法，通過電磁作用，產(chǎn)生阻礙轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的制動(dòng)力矩，達(dá)到制動(dòng)目的。5.1.1.4.2頂驅(qū)宜采用能耗制動(dòng)降低轉(zhuǎn)速，待降至較低轉(zhuǎn)速后通過盤剎制動(dòng)。盤剎也可用于緊急制動(dòng)，防止突然失電時(shí)鉆具倒扣。沖管總成上端與鵝頸管相連，下端與主軸相連，具有對主軸旋轉(zhuǎn)密封的功能，為鉆井液提供循環(huán)7通道。減速箱將動(dòng)力機(jī)的動(dòng)力傳遞給主軸，帶動(dòng)鉆柱旋轉(zhuǎn)，兼有承受載荷和傳遞鉆井動(dòng)力的功能。減速箱主軸的下部與內(nèi)防噴器、鉆柱相連接，上部與沖管總成、鵝頸管相連接，形成鉆井液循環(huán)通道。直驅(qū)頂驅(qū)由動(dòng)力機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，承載箱應(yīng)承受載荷。承載箱主軸的下部與內(nèi)防噴器、鉆柱相連接，上部與沖管總成、鵝頸管相連接，形成鉆井液循環(huán)通道。5.1.2管子處理裝置管子處理裝置包括旋轉(zhuǎn)頭、吊環(huán)傾斜機(jī)構(gòu)、內(nèi)防噴器、防松裝置、背鉗和保護(hù)接頭等，管子處理裝置結(jié)構(gòu)示例見圖4。標(biāo)引序號(hào)說明：1——旋轉(zhuǎn)頭；2——內(nèi)防噴器；3——吊環(huán)傾斜機(jī)構(gòu)；4——防松裝置；5——保護(hù)接頭；6——背鉗。圖4管子處理裝置結(jié)構(gòu)示例旋轉(zhuǎn)頭兩側(cè)應(yīng)有吊耳用于連接吊環(huán)及吊卡，能使吊環(huán)、吊卡繞主軸正反360°自由旋轉(zhuǎn)(或只旋轉(zhuǎn)一定的角度),配合吊環(huán)傾斜機(jī)構(gòu)去小鼠洞抓取單根或?qū)?zhǔn)二層臺(tái)的立柱，或?qū)⒌醐h(huán)及吊卡轉(zhuǎn)至某一位8吊環(huán)傾斜機(jī)構(gòu)應(yīng)實(shí)現(xiàn)吊環(huán)的前傾、后傾，并具有浮動(dòng)功能。內(nèi)防噴器連接主軸與保護(hù)接頭，可以通過關(guān)閉內(nèi)防噴器阻斷鉆柱內(nèi)部通道。主軸、內(nèi)防噴器、保護(hù)接頭之間應(yīng)安裝防松裝置，保證螺紋連接不會(huì)因?yàn)殂@進(jìn)、旋緊或松開鉆柱接頭的操作而更加旋緊或松開。背鉗能夾持鉆柱接頭完成鉆柱旋緊或松開作業(yè)，也能夾持內(nèi)防噴器和保護(hù)接頭完成拆裝作業(yè)。背鉗應(yīng)具有適宜的夾持范圍，適應(yīng)不同規(guī)格的鉆柱。保護(hù)接頭安裝在內(nèi)防噴器下部，保護(hù)內(nèi)防噴器的連接螺紋。平衡機(jī)構(gòu)是在旋緊或松開鉆柱螺紋時(shí)平衡頂驅(qū)本體(或頂驅(qū)本體與一個(gè)立根)的質(zhì)量，減小螺紋在旋緊或松開鉆柱螺紋過程中的磨損。平衡機(jī)構(gòu)還應(yīng)具有緩沖功能，減小沖擊載荷對提環(huán)的影響。5.1.4導(dǎo)軌與滑車5.1.4.1導(dǎo)軌與滑車的作用是使頂驅(qū)沿鉆機(jī)井架上下移動(dòng)，在鉆井作業(yè)中保持在相對于井架的正確位5.1.4.2頂驅(qū)導(dǎo)軌通?？煞譃閱螌?dǎo)軌和雙導(dǎo)軌兩種結(jié)構(gòu)。5.1.4.3雙導(dǎo)軌與井架在整個(gè)高度上剛性連接，鉆井時(shí)向井架傳遞扭矩。5.1.4.4單導(dǎo)軌上部與天車采用鉸接連接，底部通過反扭矩裝置固定在井架的反扭矩橫梁上，鉆井時(shí)將扭矩傳遞到井架下端。5.1.5液壓傳動(dòng)和控制系統(tǒng)5.1.5.1液壓傳動(dòng)和控制系統(tǒng)按功能，可分為主液壓傳動(dòng)和控制系統(tǒng)、輔助液壓傳動(dòng)和控制系統(tǒng)。5.1.5.2頂驅(qū)本體質(zhì)量的平衡、旋緊或松開鉆柱螺紋時(shí)背鉗的夾緊與松開、吊環(huán)的前傾與后傾、旋轉(zhuǎn)頭回轉(zhuǎn)與鎖緊、內(nèi)防噴器的打開與關(guān)閉、主動(dòng)力機(jī)的制動(dòng)與松開等功能均由輔助液壓傳動(dòng)和控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。5.1.5.3對于液壓驅(qū)動(dòng)的頂驅(qū)，除上述功能要求以外，由主液壓傳動(dòng)和控制系統(tǒng)提供主動(dòng)力。5.1.6.1電氣傳動(dòng)與控制具有對頂驅(qū)的運(yùn)行情況進(jìn)行控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測的功能。5.1.6.2對于電驅(qū)動(dòng)頂驅(qū)，電氣傳動(dòng)與控制的核心部分分為驅(qū)動(dòng)和控制兩部分，驅(qū)動(dòng)部分包括驅(qū)動(dòng)裝置、動(dòng)力機(jī)及連接附件，控制部分包括配電系統(tǒng)、可編程邏輯控制器(PLC)控制系統(tǒng)及連接附件。頂驅(qū)應(yīng)配有司鉆操作臺(tái)，具有鉆井所需要的基本操作功能。實(shí)現(xiàn)對頂驅(qū)的轉(zhuǎn)速、扭矩、操作模式及9鉆井工況的控制。必要時(shí)，可以在二層臺(tái)上配置輔助操作臺(tái)，用于在二層臺(tái)操作旋轉(zhuǎn)頭和吊環(huán)傾斜機(jī)構(gòu)。5.2專用部件功能5.2.1頂驅(qū)下套管裝置頂驅(qū)下套管裝置是基于頂驅(qū)進(jìn)行下套管作業(yè)的一種工具，可在下套管的同時(shí)實(shí)現(xiàn)管柱的旋轉(zhuǎn)、鉆井液的循環(huán)。如果配置頂驅(qū)下套管裝置，設(shè)計(jì)應(yīng)符合6.12的規(guī)定，試驗(yàn)應(yīng)符合8.3.7的規(guī)定，功能應(yīng)滿足以下要求：——通過頂驅(qū)的提升和下放實(shí)現(xiàn)套管柱的提升和下放動(dòng)作；——通過頂驅(qū)的主軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)頂驅(qū)下套管裝置的卡瓦夾持總成實(shí)現(xiàn)套管螺紋的連接和松開；——頂驅(qū)下套管裝置的密封導(dǎo)向總成具備密封套管的能力，滿足鉆井液灌注及循環(huán)作業(yè)要求；——設(shè)定、記錄和歸檔下套管作業(yè)數(shù)據(jù)(扭矩、轉(zhuǎn)速等),具備追溯性。軟扭矩系統(tǒng)應(yīng)通過附加安裝(或嵌入)在頂驅(qū)控制系統(tǒng)中的軟、硬件，對頂驅(qū)輸出轉(zhuǎn)速、扭矩自動(dòng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，抑制粘滑振動(dòng)。如果配置軟扭矩系統(tǒng)，設(shè)計(jì)應(yīng)符合6.13的規(guī)定，試驗(yàn)應(yīng)符合8.3.8的規(guī)定，功能應(yīng)滿足以下要求：——啟動(dòng)、運(yùn)行及停止過程中，頂驅(qū)無異常響聲或振動(dòng)；——記錄運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)和參數(shù)。扭擺減阻系統(tǒng)應(yīng)通過附加安裝(或嵌入)在頂驅(qū)控制系統(tǒng)中的軟、硬件，在滑動(dòng)定向過程中控制頂驅(qū)以給定的速度，在限定的扭矩或角度范圍內(nèi)來回?cái)[動(dòng)鉆柱，減小井下摩阻。如果配置扭擺減阻系統(tǒng)，設(shè)計(jì)應(yīng)符合6.14的規(guī)定，試驗(yàn)應(yīng)符合8.3.9的規(guī)定，功能應(yīng)滿足以下要求：——啟動(dòng)、運(yùn)行及停止過程中，頂驅(qū)無異常響聲或振動(dòng)；——具有控制頂驅(qū)連續(xù)完成正向或反向旋轉(zhuǎn)循環(huán)的功能。旋轉(zhuǎn)循環(huán)的轉(zhuǎn)速、角度、扭矩、相對零點(diǎn)、保持時(shí)間、循環(huán)次數(shù)實(shí)時(shí)可調(diào)；——記錄運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)和參數(shù)。6設(shè)計(jì)6.1設(shè)計(jì)要求6.1.1頂驅(qū)零部件的設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到預(yù)期的目的，應(yīng)操作簡便、安全可靠。6.1.2常規(guī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)使用環(huán)境最低溫度應(yīng)為一20℃。6.1.3特殊環(huán)境用頂驅(qū)的材料應(yīng)滿足所處環(huán)境下的性能要求、液壓和電氣系統(tǒng)應(yīng)在所處環(huán)境下可靠工作。如鉆井設(shè)計(jì)地層中含有硫化氫，頂驅(qū)鉆井液循環(huán)通道零部件應(yīng)選用抗硫化氫腐蝕配置。海洋環(huán)境用頂驅(qū)應(yīng)滿足耐腐蝕、防鹽霧、隔爆阻燃的要求。6.1.4應(yīng)設(shè)計(jì)頂驅(qū)易墜落零部件的防護(hù)措施。6.2強(qiáng)度分析6.2.1.1頂驅(qū)主承載件強(qiáng)度分析通常應(yīng)以彈性理論為基礎(chǔ)。但在適當(dāng)場合下，可按GB/T19190—2013GB/T31049—2022中4.3.5的規(guī)定采用極限強(qiáng)度(塑性)分析，也可采用有限元法，或采用和有限元相結(jié)合的分析方法。6.2.1.2對于所有影響設(shè)計(jì)的力的每個(gè)橫截面，應(yīng)采用力的作用位置與方向的最不利的組合方式。6.2.2等效應(yīng)力根據(jù)芬·米塞斯-亨克(VonMises-Hencky)理論，由額定載荷引起的名義等效應(yīng)力，不應(yīng)超過由公式(1)計(jì)算的最大許用應(yīng)力Rmx值。式中：Rmx——最大許用應(yīng)力，單位為兆帕(MPa);R——最小屈服強(qiáng)度，單位為兆帕(MPa);ns——設(shè)計(jì)安全系數(shù)(應(yīng)符合6.2.3的規(guī)定)。6.2.3主承載件設(shè)計(jì)安全系數(shù)主承載件設(shè)計(jì)安全系數(shù)應(yīng)符合表2中的規(guī)定。表2主承載件設(shè)計(jì)安全系數(shù)額定載荷Pmx設(shè)計(jì)安全系數(shù)n,1334～4448(含)3.00-[0.75(Pmx—1334)/3114]“1334、3114單位為千牛(kN)。在涉及剪力的設(shè)計(jì)計(jì)算中，剪切屈服強(qiáng)度與抗拉屈服強(qiáng)度之比應(yīng)為0.58。6.3連接型式與尺寸6.3.1提環(huán)尺寸如果需要使用提環(huán)與大鉤連接時(shí)，提環(huán)與大鉤的連接尺寸應(yīng)符合表3和圖5的規(guī)定。對于與游車直接連接的提環(huán)，提環(huán)與游車的連接尺寸應(yīng)符合表4和圖6的規(guī)定。表3提環(huán)與大鉤的連接尺寸名義鉆深m額定載荷提環(huán)與大鉤接觸表面的半徑mm其他連接尺寸mmE2,mxF2.mind2.maxe2,min50.80200057.15470表3提環(huán)與大鉤的連接尺寸(續(xù))名義鉆深m額定載荷提環(huán)與大鉤接觸表面的半徑mm其他連接尺寸mm— 一 注：E?、F?、d?、e?見圖5。.1—:1圖5提環(huán)與大鉤的連接表4提環(huán)與游車的連接尺寸名義鉆深m額定載荷提環(huán)與游車接觸表面的半徑其他連接尺寸A2,minB?,max69.8576.20200076.2076.20表4提環(huán)與游車的連接尺寸(續(xù))名義鉆深m額定載荷提環(huán)與游車接觸表面的半徑mm其他連接尺寸mmA?.minB?.maxa2,minC2,max4000225076.2076.20450082.55800082.559000675082.55————9000—— 注：A?、B?、az、c?見圖6。圖6提環(huán)與游車的連接6.3.2.1頂驅(qū)主軸的下端連接遙控內(nèi)防噴器(上部)、手動(dòng)內(nèi)防噴器(下部)和保護(hù)接頭，保護(hù)接頭的下端連接鉆柱的上接頭。6.3.2.2主軸、內(nèi)防噴器、保護(hù)接頭的連接見圖7,主軸與內(nèi)防噴器采用螺紋連接，連接方式按需確定，圖7為常見的螺紋連接方式，連接尺寸及螺紋應(yīng)符合表5的規(guī)定。如需特殊參數(shù)，可與用戶協(xié)商。標(biāo)引序號(hào)說明：1——主軸；2—-內(nèi)防噴器；3——保護(hù)接頭。圖7主軸、內(nèi)防噴器、保護(hù)接頭的連接示例表5主軸、內(nèi)防噴器、保護(hù)接頭的尺寸和連接螺紋名義鉆深m額定載荷內(nèi)防噴器外徑mm內(nèi)防噴器連接螺紋上端下端——6.3.3旋轉(zhuǎn)頭吊耳尺寸旋轉(zhuǎn)頭上懸掛吊環(huán)的吊耳見圖8,連接尺寸應(yīng)符合表6的規(guī)定。GB/T31049—2022圖8旋轉(zhuǎn)頭吊耳表6旋轉(zhuǎn)頭吊耳尺寸名義鉆深m額定載荷旋轉(zhuǎn)頭吊耳與吊環(huán)接觸表面半徑mm其他連接尺寸mmD?.minC?.maxh].max ————————注：D?、C?、fi、gi、h?見圖8。6.4動(dòng)力水龍頭6.4.1主推力軸承主推力軸承承受鉆柱縱向載荷。動(dòng)力水龍頭主推力軸承的額定載荷W,應(yīng)由公式(2)確定： 式中：W.——主推力軸承在100r/min時(shí)的計(jì)算載荷，單位為千牛(kN);WR——主推力軸承在100r/min時(shí)，90%的軸承最短使用壽命為3000h時(shí)的額定載荷，單位為牛800——單位為牛/千牛(N/kN)。6.4.2.1減速箱應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，不應(yīng)有沖擊、異常震動(dòng)及不均勻響聲，主軸空載轉(zhuǎn)速為100r/min時(shí)，在油溫穩(wěn)定后，潤滑油溫升不應(yīng)超過45℃,最高溫度不應(yīng)超過85℃。6.4.2.2頂驅(qū)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，減速箱各處密封均應(yīng)無滲漏、無卡阻現(xiàn)象。6.4.2.3潤滑系統(tǒng)清潔可靠，應(yīng)保證減速箱齒輪嚙合、軸承的潤滑以及散熱，宜具有潤滑油油位、油溫、流量等檢測裝置。6.4.3.1承載箱應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，不應(yīng)有沖擊、異常震動(dòng)及不均勻響聲，主軸空載轉(zhuǎn)速為100r/min時(shí)，在油溫穩(wěn)定后，潤滑油溫升不應(yīng)超過45℃,最高溫度不應(yīng)超過85℃。6.4.3.2頂驅(qū)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，承載箱各處密封均應(yīng)無滲漏、無卡阻現(xiàn)象。6.4.3.3潤滑系統(tǒng)清潔可靠，應(yīng)保證承載箱軸承的潤滑以及散熱，宜具有潤滑油油位、油溫、流量等檢測裝置。6.5管子處理裝置旋轉(zhuǎn)頭旋轉(zhuǎn)速度應(yīng)可調(diào)，宜設(shè)定為3r/min～6r/min。旋轉(zhuǎn)頭內(nèi)部宜預(yù)留至少3路旋轉(zhuǎn)液壓油路，用于液壓吊卡的配套。前傾應(yīng)伸向小鼠洞或二層臺(tái)抓放鉆柱，最大后傾時(shí)應(yīng)使吊卡抬離鉆臺(tái)面保證頂驅(qū)正常鉆進(jìn)。6.5.3內(nèi)防噴器及控制裝置6.5.3.1出廠前宜安裝兩個(gè)內(nèi)防噴器，分別為遙控操作內(nèi)防噴器(上部)和手動(dòng)操作內(nèi)防噴器(下部)。6.5.3.2在空載條件下，遙控操作內(nèi)防噴器的關(guān)閉，應(yīng)在按下操作按鈕后5s內(nèi)完成動(dòng)作。內(nèi)防噴器的規(guī)格參數(shù)應(yīng)符合表7的規(guī)定。如需特殊參數(shù)，可與用戶協(xié)商確認(rèn)。表7內(nèi)防噴器規(guī)格參數(shù)名義鉆深m額定載荷外徑壓力等級(jí)MPa防松裝置應(yīng)保證主軸、內(nèi)防噴器、保護(hù)接頭之間的螺紋連接在最大卸扣扭矩作用下不松開。背鉗機(jī)構(gòu)應(yīng)在規(guī)定扭矩下夾緊鉆柱接頭，并應(yīng)帶有防護(hù)裝置(或功能),防止在正常鉆進(jìn)時(shí)夾緊機(jī)構(gòu)與鉆柱接頭接觸產(chǎn)生摩擦。背鉗的夾持范圍應(yīng)符合表8的規(guī)定。如需特殊參數(shù)，可與用戶協(xié)商。表8背鉗夾持范圍名義鉆深m額定載荷夾持范圍mm86～12786～12786～12786～19786～19786～21686～21686～21686～25086～2506.6平衡機(jī)構(gòu)平衡機(jī)構(gòu)的承載能力應(yīng)不小于頂驅(qū)本體與一個(gè)鉆桿立根的質(zhì)量。6.7導(dǎo)軌與滑車6.7.1導(dǎo)軌的長度應(yīng)與井架高度相適應(yīng)，懸掛高度可調(diào)。導(dǎo)軌安裝好后，下端面距離鉆臺(tái)面的高度宜不小于2m,同時(shí)保證頂驅(qū)本體接近鉆臺(tái)面時(shí)滑車不會(huì)從導(dǎo)軌中脫出。6.7.2滑車的設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)驗(yàn)證試驗(yàn)、材料要求、質(zhì)量控制和標(biāo)志按GB/T19190—2013中9.17的規(guī)定6.8液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)符合GB/T3766的規(guī)定，液壓元件應(yīng)符合GB/T7935的規(guī)定。液壓源應(yīng)滿足頂驅(qū)液壓系統(tǒng)對壓力和流量的需求，應(yīng)當(dāng)包括適宜的凈化和防護(hù)功能，并滿足環(huán)境溫度的要求。使用時(shí)液壓油溫升不應(yīng)超過65℃。6.8.3.1管線、管路與接頭的材質(zhì)應(yīng)適合于所傳輸?shù)牧黧w介質(zhì)，并且能承受大于系統(tǒng)額定壓力1.5倍的6.8.3.2軟管的爆破壓力應(yīng)為軟管額定壓力的4倍。6.8.3.3軟管總成應(yīng)進(jìn)行軟管額定壓力1.5倍的壓力試驗(yàn)。安裝在頂驅(qū)上的電磁閥應(yīng)具有隔爆功能，隔爆等級(jí)不低于ExdⅡBT4。6.8.5.1油缸零部件的設(shè)計(jì)應(yīng)按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，油缸試驗(yàn)應(yīng)按GB/T15622的規(guī)定執(zhí)行。6.8.5.2液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足頂驅(qū)的要求，檢驗(yàn)應(yīng)符合JB/T10829的要求。6.8.5.3液壓油性能應(yīng)滿足環(huán)境要求，保證清潔，液壓油的檢驗(yàn)應(yīng)符合GB11118.1的要求。6.9電氣系統(tǒng)6.9.1陸地井場頂驅(qū)電控房所處的場所應(yīng)為SY/T6671中規(guī)定的非分類區(qū)域。海洋移動(dòng)鉆井裝置上頂驅(qū)電控房所因空間原因無法處于非分類區(qū)域時(shí)，應(yīng)采用符合所在區(qū)域要求的防爆設(shè)計(jì)。6.9.2頂驅(qū)本體和司鉆操作臺(tái)的區(qū)域安全設(shè)計(jì)應(yīng)按SY/T6671的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。6.9.3所有元器件均應(yīng)能夠在所處環(huán)境中全天候100%負(fù)荷下連續(xù)工作。6.9.4電氣系統(tǒng)應(yīng)符合GB/T23507.2規(guī)定的電網(wǎng)條件和海拔的要求。6.9.5設(shè)備中所用導(dǎo)線的顏色應(yīng)符合國家或國際標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定。6.9.6導(dǎo)線的額定絕緣電壓應(yīng)與電路的額定工作電壓或?qū)Φ仉妷合噙m應(yīng)。6.9.7撓性電纜的最小彎曲半徑不應(yīng)小于電纜廠家根據(jù)其產(chǎn)品所處環(huán)境溫度范圍所規(guī)定的彎曲半徑。6.9.8為了方便現(xiàn)場安裝和連接，動(dòng)力電纜和控制電纜允許分段。在電纜分段處連接插接裝置的防護(hù)等級(jí)應(yīng)不低于GB/T4208—2017中IP55。6.9.9配套的三相防爆異步小電機(jī)的能效等級(jí)應(yīng)不低于GB18613—2020中3級(jí)的規(guī)定。6.9.10變頻電動(dòng)機(jī)外殼防護(hù)等級(jí)應(yīng)不低于GB/T4208—2017中IP55。6.9.11系統(tǒng)中所有控制柜以及外部安裝的元器件應(yīng)通過專門的接地導(dǎo)線連接到接地系統(tǒng)中。如有可能，所有電器控制及電力回路要與上述接地系統(tǒng)絕緣。上述系統(tǒng)所有接地導(dǎo)線的尺寸設(shè)計(jì)要根據(jù)最大接地故障電流值來確定。6.9.12電控柜包括接入電控柜的導(dǎo)管和進(jìn)入電控柜的電纜壓蓋，設(shè)計(jì)應(yīng)滿足或超過所安裝區(qū)域的特殊防爆要求。6.9.13電氣系統(tǒng)應(yīng)具備加熱及去凝露裝置。6.9.14應(yīng)配置適當(dāng)?shù)难b置，保證控制柜在適當(dāng)?shù)臏貪穸确秶鷥?nèi)工作。6.10電控系統(tǒng)6.10.1.1電控系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)對頂驅(qū)主傳動(dòng)裝置的速度、轉(zhuǎn)矩的控制。應(yīng)提供數(shù)據(jù)接口與第三方監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，宜采用總線通訊的形式，用于輸出頂驅(qū)當(dāng)前速度、轉(zhuǎn)矩等參數(shù)。6.10.1.2配套集中控制一體化鉆機(jī)的頂驅(qū)，電控系統(tǒng)應(yīng)符合GB/T23507.2規(guī)定的聯(lián)鎖、保護(hù)要求。6.10.1.3電控系統(tǒng)應(yīng)包括人機(jī)界面(HMI)或接口，用于系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置和狀態(tài)監(jiān)測。6.10.1.4控制電路的設(shè)計(jì)應(yīng)保障人身安全，采取措施減小引發(fā)操作失誤的概率，增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性。6.10.1.5電控系統(tǒng)應(yīng)具有包容性，可嵌入其他控制技術(shù)。這些控制技術(shù)可實(shí)現(xiàn)如軟扭矩等特定功能，但不應(yīng)影響原控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。6.10.1.6管子處理裝置的控制回路應(yīng)采用冗余電氣回路設(shè)計(jì)，在頂驅(qū)本體通訊故障時(shí)，仍能實(shí)現(xiàn)對管子處理裝置的控制。6.10.2控制電路的保護(hù)6.10.2.1對可能危及人身安全、損壞設(shè)備的情況，應(yīng)采取聯(lián)鎖裝置，使設(shè)備停止運(yùn)行或采取其他應(yīng)急措施。6.10.2.2控制電路的電源引入端應(yīng)裝有熔斷器或斷路器做短路保護(hù)。6.10.3.1.2安裝于保護(hù)房內(nèi)的柜體防護(hù)等級(jí)一般不低于GB/T4208—2017中IP2X。6.10.3.1.3柜體的結(jié)構(gòu)應(yīng)牢固，應(yīng)能承受運(yùn)輸和正常使用條件下可能遇到的機(jī)械振動(dòng)，以及電氣、熱應(yīng)力及潮濕等影響。元件之間應(yīng)有足夠的空間，以便裝配和接線，更換電池等易耗元件，每個(gè)元件附近應(yīng)標(biāo)注明顯的符號(hào)和代號(hào)。6.11司鉆操作臺(tái)6.11.1面板上的操作件應(yīng)方便操作。6.11.2面板上的操作應(yīng)有互鎖設(shè)計(jì)。6.11.3應(yīng)設(shè)置轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、操作模式及鉆井工況所需的輔助操作。應(yīng)設(shè)有故障或報(bào)警指示燈，用于故障或報(bào)警。6.11.4面板上應(yīng)設(shè)有“緊急停止”開關(guān)或按鈕。開關(guān)或按鈕應(yīng)設(shè)在司鉆易于發(fā)現(xiàn)和操作的位置，開關(guān)6.11.5應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆辣胧?，比如正壓防爆，并且防護(hù)等級(jí)不低于GB/T4208—2017中IP55。6.12頂驅(qū)下套管裝置6.12.1下放套管規(guī)格應(yīng)符合GB/T19830的規(guī)定。6.12.2由于不同規(guī)格套管的抗內(nèi)、外壓能力不同，為了安全起見，當(dāng)套管標(biāo)稱外徑大于等于168.28mm時(shí)宜采用內(nèi)卡的夾持方式，當(dāng)套管標(biāo)稱外徑小于168.28mm時(shí)宜采用外卡的夾持方式。6.12.3應(yīng)和頂驅(qū)具有良好的兼容性，與頂驅(qū)連接后應(yīng)留有安全作業(yè)空間。6.12.4與頂驅(qū)之間應(yīng)具有良好的接口(連接螺紋、控制管線),安裝時(shí)不應(yīng)拆除內(nèi)防噴器，安裝后不應(yīng)影響頂驅(qū)基本操作。6.12.5頂驅(qū)下套管作業(yè)時(shí)，宜使用加長吊環(huán)，滿足安全提升管柱要求。6.12.6在滿足安全提升和扭矩載荷的前提下，一套裝置應(yīng)能滿足多種規(guī)格套管的作業(yè)需求，減少設(shè)備的數(shù)量。6.12.7卡瓦夾持機(jī)構(gòu)提升管柱時(shí)，額定提升載荷應(yīng)大于理論套管柱懸重；否則不應(yīng)使用頂驅(qū)下套管裝置的卡瓦夾持機(jī)構(gòu)提升。6.12.8卡瓦夾持機(jī)構(gòu)及整機(jī)應(yīng)提供滿足驅(qū)動(dòng)套管(柱)旋轉(zhuǎn)的扭矩且具備反轉(zhuǎn)功能，其最小額定工作扭矩應(yīng)不低于對應(yīng)套管螺紋上緊扭矩的1.5倍，滿足松開套管螺紋的技術(shù)要求。應(yīng)加裝放松裝置，防止頂驅(qū)下套管裝置松開套管螺紋，導(dǎo)致與頂驅(qū)連接螺紋松動(dòng)。6.12.9頂驅(qū)下套管的密封總成動(dòng)態(tài)密封壓力不應(yīng)低于鉆井液循環(huán)通道實(shí)際工作壓力。6.12.10主要技術(shù)參數(shù)應(yīng)符合表9的規(guī)定。表9頂驅(qū)下套管裝置的主要技術(shù)參數(shù)適用套管標(biāo)稱外徑“mm(in)額定提升載荷”額定工作扭矩kN·m密封耐壓°MPa連接螺紋?NC50或219.08(856)244.48(95%)2250/4500273.05(1034)298.45(113%)339.72(133)406.40(16)473.08(185%)508.00(20)所有列出套管規(guī)格均符合GB/T19830,非標(biāo)套管可按照標(biāo)稱外徑接近的套管執(zhí)行?！鳖~定提升載荷是指頂驅(qū)下套管裝置卡瓦夾持機(jī)構(gòu)所能承受的最大提升載荷，不同裝置承載能力不同，當(dāng)實(shí)際套管重量大于裝置的提升載荷時(shí)不應(yīng)采用裝置提升，應(yīng)用滿足要求的吊環(huán)提升。密封耐壓是指頂驅(qū)下套管裝置密封總成所能承受的最低套管密封壓力。連接螺紋可根據(jù)客戶需求進(jìn)行定制，應(yīng)滿足安全提升要求。6.13軟扭矩系統(tǒng)6.13.1頻域響應(yīng)設(shè)計(jì)6.13.1.1具有必要的軟、硬件接口，可獲取或釋放對頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的相關(guān)控制權(quán)。軟件接口應(yīng)包括但不限于轉(zhuǎn)速設(shè)定值、扭矩限定值、旋轉(zhuǎn)方向；硬件接口應(yīng)采用總線通訊、數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)等形式中的一種或數(shù)種。6.13.1.2運(yùn)行時(shí)，應(yīng)能明顯抑制粘滑現(xiàn)象，在60s內(nèi)使地面扭矩(扭矩實(shí)際值)波動(dòng)幅值減小30%6.13.1.3運(yùn)行時(shí)，地面轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)速實(shí)際值)波動(dòng)幅值應(yīng)在0～200%轉(zhuǎn)速設(shè)定值，不應(yīng)超過頂驅(qū)的最大轉(zhuǎn)速；地面轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)速實(shí)際值)平均值與轉(zhuǎn)速設(shè)定值的偏差應(yīng)小于轉(zhuǎn)速設(shè)定值的10%。6.13.1.4應(yīng)有轉(zhuǎn)速實(shí)際值與扭矩實(shí)際值的慢速歸檔、快速歸檔與趨勢顯示功能，慢速歸檔間隔采樣周期不大于500ms,快速歸檔采樣周期不大于5ms,趨勢顯示采樣周期不大于500ms。不應(yīng)因軟扭矩功能致使轉(zhuǎn)速實(shí)際值產(chǎn)生發(fā)散振蕩。軟扭矩系統(tǒng)開啟時(shí)，不應(yīng)改變頂驅(qū)原控制系統(tǒng)的安全措施，應(yīng)在任意工況下參與或退出頂驅(qū)控制；出現(xiàn)故障時(shí)，不應(yīng)影響頂驅(qū)原控制系統(tǒng)的功能。6.14扭擺減阻系統(tǒng)6.14.1.1應(yīng)具有必要的軟、硬件接口，可獲取或釋放對頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的相關(guān)控制權(quán)。軟件接口應(yīng)包括等形式中的一種或數(shù)種。6.14.1.2控制頂驅(qū)的轉(zhuǎn)速偏差不應(yīng)超過±1%額定轉(zhuǎn)速，扭矩偏差不應(yīng)超過±2.5%額定扭矩，角度偏差不應(yīng)超過±3°,相對零點(diǎn)偏差不應(yīng)超過±3°,時(shí)間偏差不應(yīng)超過±1s。6.14.2.1應(yīng)采取必要的措施，確保頂驅(qū)原控制系統(tǒng)的優(yōu)先控制權(quán)。6.14.2.2應(yīng)具有緊急停止功能，能在任意狀態(tài)下緊急停止頂驅(qū)并釋放對頂驅(qū)的控制權(quán)。6.15設(shè)計(jì)確認(rèn)和驗(yàn)證6.15.1頂驅(qū)應(yīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)確認(rèn)。通過對頂驅(qū)進(jìn)行靜載荷拉伸試驗(yàn)，對零部件進(jìn)行性能試驗(yàn)，整機(jī)性能試驗(yàn)(包括液壓系統(tǒng)試驗(yàn)和電控系統(tǒng)試驗(yàn))以及通過頂驅(qū)的現(xiàn)場應(yīng)用來驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性。6.15.2制造商應(yīng)保存設(shè)計(jì)控制文件，證明產(chǎn)品設(shè)計(jì)達(dá)到預(yù)計(jì)的目標(biāo)。設(shè)計(jì)控制文件應(yīng)至少包括設(shè)計(jì)7.1材料所有材料均應(yīng)適用于預(yù)定的用途。除另有規(guī)定外，7.1.2～7.1.5規(guī)定了主承載件和承壓件材料要求。主承載件應(yīng)有所用材料的規(guī)范文件。包括但不限于下列各項(xiàng)：——化學(xué)成分和允差；——力學(xué)性能要求；——試驗(yàn)方法；——加工要求(包括許可的熔煉、加工和熱處理方法);——補(bǔ)焊要求。對于鍛件，加工方法的說明應(yīng)包括鍛造比。7.1.3.1材料應(yīng)符合制造商的材料規(guī)范規(guī)定的性能要求。力學(xué)性能試驗(yàn)應(yīng)在合格的試樣上進(jìn)行，試樣的取樣方法應(yīng)符合GB/T19190—2013中6.4的相關(guān)規(guī)定。試件的拉力試驗(yàn)方法按GB/T228.1的規(guī)定執(zhí)行。試件的硬度試驗(yàn)應(yīng)按GB/T231.1的規(guī)定執(zhí)行。7.1.3.2材料吸收能量應(yīng)由試件三次試驗(yàn)的平均值確定。7.1.3.3最小屈服強(qiáng)度大于或等于310MPa的主承載件材料，其在一20℃時(shí)的平均吸收能量不小于42J,且其中任一值不小于32J。最小屈服強(qiáng)度低于310MPa的主承載件材料，其在一20℃時(shí)的平均吸收能量不小于27J,且其中任一值不應(yīng)小于20J。設(shè)計(jì)溫度低于一20℃時(shí)，材料的吸收能量要求應(yīng)符合GB/T19190—2013中A.3的規(guī)定。試件的沖擊試驗(yàn)方法按GB/T229的規(guī)定執(zhí)行。7.1.4.1每一爐的材料成分均應(yīng)按制造商規(guī)范的要求對規(guī)定的元素進(jìn)行分析。7.1.4.2主承載件材料的最大含硫和含磷量均應(yīng)小于0.025%。7.1.5.1鑄鋼件應(yīng)進(jìn)行超聲波檢測和磁粉檢測。超聲波檢測結(jié)果應(yīng)符合GB/T7233.1—2009中的2級(jí)規(guī)定，磁粉檢測結(jié)果應(yīng)符合GB/T9444—2019中的2級(jí)規(guī)定。7.1.5.2鍛件應(yīng)進(jìn)行超聲波檢測和磁粉檢測。超聲波檢測結(jié)果應(yīng)符合GB/T6402—2008中的3級(jí)規(guī)定。磁粉檢測應(yīng)符合JB/T8468—2014中的2級(jí)規(guī)定。7.1.5.3主承載件在進(jìn)行靜載荷拉伸試驗(yàn)后，應(yīng)在24h后對其關(guān)鍵部位進(jìn)行無損檢測，檢測方法按7.1.5.1和7.1.5.2進(jìn)行。7.2規(guī)定了主承載件和承壓件組焊和補(bǔ)焊(如允許)的要求，包括連接焊縫的要求。制造商應(yīng)按GB/T19190—2013中的相應(yīng)規(guī)定制定書面的焊接規(guī)范。焊接應(yīng)按書面規(guī)范進(jìn)行，包括但不限于下列各項(xiàng)：——焊接材料及管理；——焊接工藝規(guī)程；——焊接工藝評定；——焊工技能評定；——焊接檢驗(yàn)員資格；——相關(guān)質(zhì)量記錄。7.2.3焊接材料的管理7.2.3.1焊接材料應(yīng)符合焊接材料制造商的規(guī)范。制造商應(yīng)具有書面的焊接材料存放與管理的規(guī)程。7.2.3.2低氫型焊接材料應(yīng)按焊接材料制造商的推薦方法儲(chǔ)存和使用，以保持其原有的低氫性能。焊接應(yīng)按經(jīng)過評定的焊接工藝規(guī)程進(jìn)行。執(zhí)行焊接工藝規(guī)程的施焊記錄應(yīng)按第10章的要求作為記錄保存。7.2.5焊工技能評定7.2.5.1焊接應(yīng)由評定合格的焊工進(jìn)行。如果焊工連續(xù)6個(gè)月以上沒有從事資格評定過的工作，其資格應(yīng)重新評定。7.2.5.2焊工的焊接技能評定應(yīng)有相應(yīng)的技能評定記錄。焊工的資格鑒定記錄應(yīng)按第10章的要求作為記錄保存。7.2.6焊接檢驗(yàn)員資格無損檢測人員和完工焊縫進(jìn)行目檢的人員應(yīng)按相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行資格鑒定。7.2.7焊接工藝評定7.2.7.1焊接工藝要進(jìn)行評定，評定程序應(yīng)符合GB/T19190—2013中第7章的規(guī)定。7.2.7.2工藝評定記錄應(yīng)按第10章的要求作為記錄保存。焊縫無損檢測應(yīng)符合GB/T19190—2013中8.4.9要求。對導(dǎo)軌、滑車、反扭矩梁等結(jié)構(gòu)件焊接后應(yīng)用適當(dāng)?shù)姆椒?如振動(dòng)或熱處理)消除應(yīng)力。7.2.10.1鍛件不應(yīng)補(bǔ)焊。7.2.10.2鑄鋼件中主承載件的關(guān)鍵部位不應(yīng)補(bǔ)焊，其他部位可補(bǔ)焊。焊條或焊絲應(yīng)與鑄件材質(zhì)相匹配，并應(yīng)在最終熱處理前進(jìn)行，所有補(bǔ)焊均應(yīng)按照制造商的書面焊接工藝規(guī)范進(jìn)行。焊接的工藝規(guī)范應(yīng)形成文件并根據(jù)買方的要求提供。7.3表面處理及涂裝應(yīng)按照腐蝕環(huán)境、使用環(huán)境、防腐年限設(shè)計(jì)涂層配套體系。頂驅(qū)所處腐蝕環(huán)境在大氣環(huán)境下分為C3,C4、C5和CX,大氣腐蝕分類按照SY/T6919—2020中表1的規(guī)定。防腐年限分為低(不超過7年)、中(7年～15年)、高(15年以上～25年)三個(gè)等級(jí)。頂驅(qū)的漆膜厚度應(yīng)根據(jù)腐蝕環(huán)境和防腐年限來確定，應(yīng)符合SY/T6919—2020中表3的規(guī)定。制造商應(yīng)以書面程序制定涂料品種、涂層配置、涂層工藝以及檢驗(yàn)要求。7.4質(zhì)量控制與追溯制造商應(yīng)制定質(zhì)量控制管理規(guī)程，該規(guī)程應(yīng)包括相應(yīng)的方法、定量與定性驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。所有設(shè)備、零件和材料的驗(yàn)收情況應(yīng)在設(shè)備、零件和材料上或在可追溯到該設(shè)備、零件或材料的記錄中加以說明。7.4.2質(zhì)量控制人員的資格7.4.2.1無損檢測人員、焊接操作和完工焊縫進(jìn)行目視檢測人員應(yīng)按相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行資格評定。7.4.2.2所有從事直接影響材料和產(chǎn)品質(zhì)量的其他質(zhì)量控制工作的人員應(yīng)按制造商制定的程序進(jìn)行資格評定。7.4.3測量和試驗(yàn)設(shè)備用于檢測、試驗(yàn)和檢驗(yàn)材料或用于檢查、試驗(yàn)和檢驗(yàn)其他設(shè)備的設(shè)備應(yīng)按照法定的程序進(jìn)行認(rèn)定、7.4.4.1各零部件應(yīng)能根據(jù)識(shí)別標(biāo)記或相關(guān)記錄進(jìn)行追溯，主承載件應(yīng)能追溯到相應(yīng)的熱處理爐號(hào)。7.4.4.2識(shí)別標(biāo)記應(yīng)在所有加工階段保留在材料上以及保留在成品零部件上。制造商制定的可追溯性要求應(yīng)包括保留、更換識(shí)別標(biāo)記和識(shí)別標(biāo)記檢查記錄的條款。緊固件如果是按照公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)記的，可不再規(guī)定追溯性要求。8試驗(yàn)8.1通則應(yīng)對頂驅(qū)進(jìn)行靜載荷拉伸試驗(yàn)來驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性和可靠性。產(chǎn)品裝配完成后應(yīng)進(jìn)行功能性試驗(yàn)。功能性試驗(yàn)包括：——?jiǎng)恿λ堫^試驗(yàn)；——?jiǎng)x車試驗(yàn)；——管子處理裝置試驗(yàn)；——主通道密封試驗(yàn)；——液壓系統(tǒng)試驗(yàn)；——電控系統(tǒng)試驗(yàn)；——頂驅(qū)下套管試驗(yàn)(如配置);——軟扭矩系統(tǒng)試驗(yàn)(如配置);——扭擺減阻系統(tǒng)試驗(yàn)(如配置)。8.2靜載荷拉伸試驗(yàn)8.2.1試驗(yàn)載荷的確定施加到被試產(chǎn)品上的最大試驗(yàn)載荷應(yīng)按公式(3)確定：式中：P?——最大試驗(yàn)載荷，不應(yīng)小于2Pmx,單位為千牛(kN);n,——設(shè)計(jì)安全系數(shù)(見6.2.3)。8.2.2.1試驗(yàn)裝置應(yīng)按照GB/T19190—2013中5.6的要求進(jìn)行校準(zhǔn)，保證獲得規(guī)定的試驗(yàn)載荷。如載荷超過3558kN,可以使用相當(dāng)于A級(jí)，誤差小于2.5%的校準(zhǔn)器進(jìn)行校驗(yàn)。8.2.2.2應(yīng)對試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)裝置對產(chǎn)品(或零部件)的加載方式應(yīng)與實(shí)際工況基本相同，包括載荷支撐面的接觸面積。8.2.3.1若產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形狀許可，應(yīng)將應(yīng)變片貼到試驗(yàn)產(chǎn)品所有預(yù)期會(huì)產(chǎn)生高應(yīng)力的部位上。在關(guān)鍵8.2.3.2將設(shè)計(jì)驗(yàn)證試驗(yàn)載荷施加到產(chǎn)品上。此試驗(yàn)載荷應(yīng)小心施加，讀出應(yīng)變儀數(shù)值并觀察其屈服情況。試驗(yàn)產(chǎn)品可根據(jù)需要多次加載以便獲得足夠數(shù)據(jù)。8.2.3.3根據(jù)應(yīng)變儀讀數(shù)算出的應(yīng)力值不應(yīng)超過由設(shè)計(jì)計(jì)算(以最大試驗(yàn)載荷P,為依據(jù))求得的數(shù)值。如果不能滿足此項(xiàng)要求或任一試驗(yàn)產(chǎn)品過早地失效，都應(yīng)對該設(shè)計(jì)進(jìn)行全面的重新評定，隨后再以與原來要求的相同試驗(yàn)產(chǎn)品件數(shù)(其中包括與失效的一件規(guī)格和額定值相同的試驗(yàn)產(chǎn)品)進(jìn)行重復(fù)8.2.3.4試驗(yàn)完成卸載后，檢查產(chǎn)品的設(shè)計(jì)功能，所有零件的設(shè)計(jì)功能不準(zhǔn)許因此項(xiàng)加載而受到損害；檢查每個(gè)零件有無屈服現(xiàn)象，除接觸區(qū)外，永久變形不應(yīng)超過0.2%。8.2.3.5產(chǎn)品中的個(gè)別零件，當(dāng)其工裝模擬的載荷條件符合組裝后該零件的情況時(shí)，也可單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)，除接觸區(qū)外，永久變形不應(yīng)超過0.2%。8.3零部件功能性試驗(yàn)8.3.1動(dòng)力水龍頭試驗(yàn)主軸能夠在0r/min至最大轉(zhuǎn)速之間運(yùn)轉(zhuǎn)，無級(jí)調(diào)速。8.3.1.2扭矩加載運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)應(yīng)在額定扭矩和額定功率條件下進(jìn)行加載試驗(yàn)，繪制性能曲線圖。性能曲線應(yīng)滿足表1要求。8.3.1.3上卸扣功能試驗(yàn)采用50%～70%的連續(xù)鉆井扭矩進(jìn)行鉆柱上扣和卸扣試驗(yàn)，檢測背鉗伸出縮回狀態(tài)。卸扣時(shí)不應(yīng)有飛車現(xiàn)象。進(jìn)行最大卸扣扭矩試驗(yàn)，背鉗不應(yīng)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，最大卸扣扭矩應(yīng)符合表1短時(shí)最大扭矩的規(guī)定。主軸在小于10r/min低速轉(zhuǎn)動(dòng)，加載至連續(xù)扭矩使主軸停止，堵轉(zhuǎn)3min。降載后電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)應(yīng)工作正常。主軸轉(zhuǎn)速小于10r/min,加載至最大連續(xù)鉆井扭矩，采用盤剎制動(dòng)型式剎車。主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)并保持靜止3min,證明剎車工作正常。當(dāng)采用能耗制動(dòng)剎車時(shí)，應(yīng)制定試驗(yàn)方法，檢查能耗制動(dòng)的有效性與可靠性。8.3.3管子處理裝置試驗(yàn)旋轉(zhuǎn)頭在小于10r/min下進(jìn)行正、反向旋轉(zhuǎn)測試，旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無卡阻現(xiàn)象，換向時(shí)無沖擊，運(yùn)轉(zhuǎn)8.3.3.2傾斜機(jī)構(gòu)空載試驗(yàn)吊環(huán)應(yīng)能前、后傾斜運(yùn)動(dòng)到設(shè)計(jì)位置，傾斜運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)無卡滯現(xiàn)象。8.3.3.3傾斜機(jī)構(gòu)中位浮動(dòng)試驗(yàn)吊環(huán)應(yīng)能自由回到垂直位置，并保持浮動(dòng)狀態(tài)。開啟和關(guān)閉內(nèi)防噴器，內(nèi)防噴器的開關(guān)靈活自如，操作方便，開關(guān)到位，無卡阻，最大開關(guān)扭矩應(yīng)不大于200N·m。8.3.4主通道密封試驗(yàn)主通道內(nèi)工作壓力小于或等于35MPa,其試驗(yàn)壓力應(yīng)為工作壓力的兩倍。工作壓力大于35MPa,試驗(yàn)壓力應(yīng)大于工作壓力1.5倍，但不少于70MPa。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)帶沖管盤根總成及其附件試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)帶沖管總成及附件試驗(yàn)，主通道內(nèi)試驗(yàn)壓力等于工作壓力。靜壓力試驗(yàn)應(yīng)包含以下四個(gè)步驟：a)初次保壓，保壓時(shí)間不應(yīng)少于3min;b)降壓到零；c)使設(shè)備的外表面徹底風(fēng)干；d)二次保壓階段：保壓時(shí)間不應(yīng)少于3min,保壓過程中無可見泄漏，或壓力下降不大于0.7MPa。保壓階段應(yīng)當(dāng)在試驗(yàn)壓力達(dá)到穩(wěn)定，設(shè)備及壓力監(jiān)測儀表同壓力源隔斷之后開始計(jì)時(shí)。8.3.5液壓系統(tǒng)試驗(yàn)液壓系統(tǒng)額定壓力條件下的密封性能試驗(yàn)保壓時(shí)間不應(yīng)少于5min,系統(tǒng)中管線、接口和密封處應(yīng)無漏油，管道應(yīng)無永久性變形。在額定壓力下進(jìn)行液壓源、液壓閥組和各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能及聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)，液壓機(jī)構(gòu)響應(yīng)靈敏可靠，無可見液壓油泄漏。液壓油溫升不超過65℃。進(jìn)行電控系統(tǒng)的功能試驗(yàn)以及顯示、報(bào)警、保護(hù)及功能互鎖試驗(yàn)，電控系統(tǒng)的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)控制正確，人機(jī)界面顯示與報(bào)警無誤?；ユi功能齊全、準(zhǔn)確、有效。8.3.7頂驅(qū)下套管裝置試驗(yàn)主軸在0r/min～50r/min轉(zhuǎn)速之間運(yùn)轉(zhuǎn)，無級(jí)調(diào)速，先低速，后高速，低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)長不小于10min,總運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)長不應(yīng)小于30min。不同轉(zhuǎn)速下最高轉(zhuǎn)矩應(yīng)不大于3.0kN·m。頂驅(qū)下套管裝置卡瓦夾持機(jī)構(gòu)(鉗牙)抱緊套管后，以額定工作拉力為試驗(yàn)拉力的上限值，按規(guī)定從0逐級(jí)拉伸，測試頂驅(qū)下套管裝置的提升機(jī)構(gòu)及卡瓦夾持機(jī)構(gòu)的抗拉性能。在試驗(yàn)套管的額定拉力范圍內(nèi)，卡瓦與套管之間應(yīng)無明顯相對軸向滑動(dòng)，卡瓦對套管無明顯咬傷，咬痕深度不超過1mm。頂驅(qū)下套管裝置卡瓦夾持機(jī)構(gòu)抱緊套管后，以額定工作扭矩為試驗(yàn)扭矩的上限值，按規(guī)定從0逐級(jí)扭轉(zhuǎn)，測試頂驅(qū)下套管裝置的傳扭機(jī)構(gòu)及卡瓦夾持機(jī)構(gòu)的抗扭性能。在試驗(yàn)套管的額定扭矩范圍內(nèi)，卡瓦與套管之間應(yīng)無明顯相對周向滑動(dòng)，卡瓦對套管無明顯咬傷，咬痕深度不超過1mm。密封總成中的主密封元件的密封性能，宜在整機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)工裝模擬的壓力條件符合組裝后該元件的情況時(shí)，亦可單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)壓力值應(yīng)不低于對應(yīng)的密封耐壓。以密封耐壓為試驗(yàn)壓力的上限值，按規(guī)定從0逐級(jí)增壓，測試頂驅(qū)下套管裝置密封總成的密封能力。穩(wěn)壓后保持測試壓力5min,最大壓降不應(yīng)大于1.0MPa。8.3.8軟扭矩系統(tǒng)試驗(yàn)頻域響應(yīng)試驗(yàn)應(yīng)在空載狀態(tài)下進(jìn)行，包含以下六個(gè)步驟：a)頂驅(qū)在60%～70%額定轉(zhuǎn)速勻速運(yùn)轉(zhuǎn)不小于30s;b)施加動(dòng)態(tài)擾動(dòng)不小于60s,并以不大于5ms的采樣周期，記錄轉(zhuǎn)速扭矩相關(guān)的輸入、輸出和中間控制變量；c)去掉動(dòng)態(tài)擾動(dòng)；d)頂驅(qū)以120%～130%額定轉(zhuǎn)速勻速運(yùn)轉(zhuǎn)不小于30s;e)施加動(dòng)態(tài)擾動(dòng)不小于60s,并以不大于5ms的采樣周期，記錄轉(zhuǎn)速扭矩相關(guān)的輸入、輸出和中間控制變量；f)分析b)、e)記錄的數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)擾動(dòng)過程中，軟扭矩系統(tǒng)的頻域響應(yīng)特性應(yīng)滿足頂驅(qū)動(dòng)態(tài)性能的要求。采用8.