NOV TDS-11SA頂部驅(qū)動培訓

1、TDS-11SA頂部驅(qū)動鉆井系統(tǒng)培 訓目目 錄錄前前 言言第一章第一章 概述概述第一節(jié) 什么是頂部驅(qū)動裝置第二節(jié) TDS-11SA頂驅(qū)技術參數(shù)第三節(jié) 頂部驅(qū)動裝置的優(yōu)越性第二章第二章 頂部驅(qū)動裝置組成結(jié)構頂部驅(qū)動裝置組成結(jié)構第一節(jié) 水龍頭-鉆井電機總成第二節(jié) 滑動架和導軌第三節(jié) 管子處理器第四節(jié) 液壓和氣壓控制系統(tǒng)第五節(jié) 平衡系統(tǒng)第六節(jié) 動力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)第三章第三章 頂部驅(qū)動鉆井裝置操作過程頂部驅(qū)動鉆井裝置操作過程前前 言言 20世紀80年代研制的頂部驅(qū)動鉆井系統(tǒng)（TOP DRIVE DRILLING SYSTEM），眾所周知明顯提高了鉆井作業(yè)速度和效率，尤其是深井、復雜井。能及時避免和控制

2、事故的發(fā)生，提高了井口工人的安全，減輕了工人的勞動強度，已被國內(nèi)外石油界專家廣泛認可和接受，已成為石油鉆井先進裝備的代表。頂驅(qū)在不斷更新?lián)Q代（VARCO TDS，CANRIG1050E），截止兩千年五月底，在中國已經(jīng)有23個油田和科研部門擁有100臺以上頂部驅(qū)動鉆井系統(tǒng)（其中VARCO頂驅(qū)65臺，CANRIG頂驅(qū)15臺，TESCO頂驅(qū)16臺，NATIONAL頂驅(qū)6臺以上，還有其它類型頂驅(qū)）。 縱觀世界石油行業(yè)裝備的發(fā)展趨勢，為適應各種復雜情況和鉆井實現(xiàn)自動化的需求，頂部驅(qū)動鉆井系統(tǒng)的利用勢在必行。它已成為當今鉆井裝備精良與否、配置水平高低、自動化程度如何的標志，是開拓國內(nèi)外鉆井市場的必備條件。

3、第一章第一章 概述概述第一節(jié) 頂部驅(qū)動裝置簡介一、什么是頂部驅(qū)動裝置一、什么是頂部驅(qū)動裝置 頂部驅(qū)動裝置是美國、法國、挪威近20年來相繼研制成功、正在推廣應用的一種頂部驅(qū)動鉆井系統(tǒng)。 延續(xù)近百年的轉(zhuǎn)盤鉆井方式，為世界的石油立下了歷史性的巨大功勞，但也有兩個突出的矛盾未能得到有效的解決。其一，由于起下鉆不能及時實現(xiàn)循環(huán)和旋轉(zhuǎn)功能，遇上復雜地層，或是巖屑沉淀，往往造成卡鉆?？ㄣ@成了長期困擾鉆井工程技術的問題，我國近千臺鉆機，每年因卡鉆造成的損失數(shù)以萬計。其二，由于常規(guī)鉆機在鉆進中依靠轉(zhuǎn)盤帶動方鉆桿旋轉(zhuǎn)送進，方鉆桿的長度限制了鉆進深度，故每次只能接單根，因而費工費時效率低，勞動強度大。 而所謂的頂部

4、驅(qū)動，則是把鉆井動力部分由下邊的轉(zhuǎn)盤移動到鉆機上部的水而所謂的頂部驅(qū)動，則是把鉆井動力部分由下邊的轉(zhuǎn)盤移動到鉆機上部的水龍頭處。它可從井架空間上部直接旋轉(zhuǎn)鉆柱，驅(qū)動鉆具旋轉(zhuǎn)，并沿著井架內(nèi)專用龍頭處。它可從井架空間上部直接旋轉(zhuǎn)鉆柱，驅(qū)動鉆具旋轉(zhuǎn)，并沿著井架內(nèi)專用的導軌向下送進，完成鉆柱旋轉(zhuǎn)鉆進，循環(huán)鉆井液，接立根，上卸扣和倒劃眼等的導軌向下送進，完成鉆柱旋轉(zhuǎn)鉆進，循環(huán)鉆井液，接立根，上卸扣和倒劃眼等多種鉆井工藝操作。由于取消了方鉆桿，無論是在鉆進過程中，還是在起下鉆過多種鉆井工藝操作。由于取消了方鉆桿，無論是在鉆進過程中，還是在起下鉆過程中，鉆柱可以保持鉆井液循環(huán)。因而，由于各種原因引起的遇卡遇

5、阻事故可以程中，鉆柱可以保持鉆井液循環(huán)。因而，由于各種原因引起的遇卡遇阻事故可以得到及時有效的控制和處理。同時，可以進行立根鉆進，大大提高了純鉆進時間，得到及時有效的控制和處理。同時，可以進行立根鉆進，大大提高了純鉆進時間，鉆井實驗表明：這種系統(tǒng)可節(jié)省鉆井時間鉆井實驗表明：這種系統(tǒng)可節(jié)省鉆井時間20%-25%。 隨著頂部驅(qū)動鉆井裝置在世界范圍內(nèi)鉆機上的大批應用，生產(chǎn)頂部驅(qū)動鉆井裝置的廠家也由當初的美國、挪威擴展到法國、加拿大等4個國家的7家公司。之后，中國、英國也加入到頂部驅(qū)動裝置的生產(chǎn)行列。 總之，頂部驅(qū)動鉆井系統(tǒng)是當今石油鉆井自動化中的前沿技術與裝備，用于鉆總之，頂部驅(qū)動鉆井系統(tǒng)是當今石油

6、鉆井自動化中的前沿技術與裝備，用于鉆斜井、鉆高難度的定向井時效果尤為顯著。斜井、鉆高難度的定向井時效果尤為顯著。 第二節(jié)第二節(jié) TDS-11SATDS-11SA頂驅(qū)技術參數(shù)頂驅(qū)技術參數(shù)TDS-11SATDS-11SA頂驅(qū)技術參數(shù)頂驅(qū)技術參數(shù)本頂驅(qū)為：本頂驅(qū)為：交流（交流（AC-SCR-ACAC-SCR-AC）變頻感應電動機驅(qū)動）變頻感應電動機驅(qū)動 交流驅(qū)動的優(yōu)點交流驅(qū)動的優(yōu)點：1、較高的扭矩范圍和更寬的轉(zhuǎn)速范圍 2、維護費用低 3、零轉(zhuǎn)速時的扭矩高，且可以有效制動4、安全性好 5、更小的整體尺寸和更輕的重量 6、精確的速度和扭矩控制 頂驅(qū)部分頂驅(qū)部分:重量:12.3T高度:17.8英尺(5.4

7、米)電源要求:700千伏安 575600V 50/60Hz功率:800馬力(588Kw)連續(xù)輸扭矩:37500英尺.磅 (588Kw)間隙輸出扭矩:55000英尺.磅 提升重量:500T管子處理器部分管子處理器部分:類型: PH-50(55000英尺.磅 )鉆井電機部分鉆井電機部分:功率:800馬力(2X400馬力)變頻器部分變頻器部分:類型:西門子(800HP 600VAC)電機剎車電機剎車:液壓盤式剎車電機冷卻系統(tǒng)電機冷卻系統(tǒng):方式:強制風冷電機功率:2X5馬力(2X3.7Kw)電機轉(zhuǎn)速:3600rpm變速箱部分變速箱部分:類型:單速,斜齒雙級減速減速比:10.5:1變速箱潤滑系統(tǒng)變速箱潤

8、滑系統(tǒng):類型:強制潤滑油量:15加侖(57l)完全內(nèi)循環(huán)齒輪油類型:EP級液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng):功率:10馬力(7Kw)交流電機流量:6GPM(27l/min變量泵) 4GPM(18l/min定量泵)油量油量:25加侖加侖(95L) 液壓油類型:礦物液壓油變頻房變頻房:尺寸:125.484.0 91.2重量: 9.500磅 電源:600VAC,50/60Hz或750VDC第三節(jié) 頂部驅(qū)動裝置的優(yōu)越性 在當今競爭的市場中，不論是打水平井，還是垂直井，提高生產(chǎn)率、降低每口井的鉆井成本、獲得經(jīng)濟效益是一個先決條件。而頂驅(qū)之所以能被整個鉆井界所認可和接受，正是由于它具備了這些條件。與常規(guī)鉆機相比具有除了上

9、述的不用方鉆桿擁有的優(yōu)點之外，還具有一些特定的優(yōu)點。1、減少了接單根的時間、減少了接單根的時間 2、倒劃眼防止卡鉆、倒劃眼防止卡鉆 3、下鉆劃眼、下鉆劃眼 4、節(jié)省定向鉆井時間、節(jié)省定向鉆井時間 5、人員安全、人員安全 6、上扣、卸扣扭矩得到控制、上扣、卸扣扭矩得到控制 7、井控安全、井控安全 8、取心、取心 9、下套管、下套管 此外還具有便于維修，使用靈活，拆卸方便節(jié)約泥漿等優(yōu)點。此外還具有便于維修，使用靈活，拆卸方便節(jié)約泥漿等優(yōu)點。 第二章第二章 頂部驅(qū)動裝置結(jié)構頂部驅(qū)動裝置結(jié)構 1、 水龍頭鉆井電機總成； 2、 電機冷卻系統(tǒng)； 3、 滑動架和導軌； 4、 管子處理器 5、 液壓系統(tǒng)； 6

10、、 平衡系統(tǒng)； 7、 動力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。 第一節(jié) 水龍頭-鉆井電機總成 水龍頭-鉆井電機總成是頂部驅(qū)動裝置的主體部件，主要由以下部件組成：1、 鉆井電機和制動器2、 齒輪箱（變速箱）3、 整體式水龍頭4、 電機冷卻系統(tǒng) 一、鉆井電機和制動器 TDS-11SA頂驅(qū)的動力為兩臺400馬力交流感應鉆井電機 。 電機頂部安裝有一個液壓盤式制動器，通過制動器外蓋可以很容易檢查和維護制動器。在定向作業(yè)中，盤式制動器還可以輔助鉆柱定向。制動器由司鉆控制臺遙控控制。 二、齒輪箱（變速箱） 傳動箱總成把由鉆井電機產(chǎn)生的動能傳遞到鉆桿。傳動箱總成內(nèi)部是一個齒輪減速系統(tǒng)，傳動箱箱體為傳動齒輪和軸承提供了一個密封的

11、潤滑油池。 TDS-11SA頂驅(qū)傳動箱和水龍頭總成內(nèi)部是一個單級雙減速齒輪系統(tǒng)，從電機到主軸的減速比為10.5:1。軸承和齒輪由一個安裝在箱體上的油泵強制潤滑。 三、整體式水龍頭總成 整體式水龍頭的功能是整個鉆井裝置功能的集合。 四、電機冷卻系統(tǒng)系統(tǒng) 電機冷卻系統(tǒng)為風冷式。TDS-11SA的電機冷卻系統(tǒng)為一就地吸氣式的離心鼓風機，配備有兩臺安裝在鉆井電機頂部的5馬力的交流電機。冷卻系統(tǒng)經(jīng)過制動器與電機的接合面吸進空氣，經(jīng)過剛性氣道將空氣排送到每臺鉆井電機頂部的風口。冷卻空氣然后通過開放型電機內(nèi)部，最后從底部的百葉窗排出。第二節(jié) 滑動架和導軌 頂部驅(qū)動裝置通過安裝在箱體上的滑動架沿著導軌上下垂直

12、移動，完成鉆井作業(yè)。一、 滑動架 滑動架上安裝有導向輪或?qū)蚧?，可以支撐整個頂驅(qū)的重量。 二、導軌 導軌懸掛在天車架上并一直延伸到離鉆臺大約7英尺高。導軌與一個安裝在井架下部離鉆臺10-15英尺高的扭矩反作用梁連接。通過導軌平衡由傳動箱驅(qū)動鉆桿時產(chǎn)生的扭矩。 第三節(jié) 管子處理器 管子處理器為頂部驅(qū)動裝置提供了提放28m長立柱、并用鉆井電機上卸立柱扣的能力。它由以下重要部分組成： 1、旋轉(zhuǎn)吊環(huán)配接器； 2、背鉗總成； 3、吊環(huán)傾斜裝置； 4、內(nèi)防噴閥； 5、吊卡吊環(huán)和鉆桿吊卡。 上卸扣裝置具有在井架任意高度卸扣。鉆進時，鉆桿上卸扣裝置固定不動，不防礙鉆柱的起下。鉆井電機通過主軸、內(nèi)防噴器和保護

13、接頭將扭矩傳給鉆柱，驅(qū)動鉆柱旋轉(zhuǎn)。當使用鉆桿吊卡起下鉆時，吊環(huán)配接器將提升載荷轉(zhuǎn)移到主軸上。 第四節(jié) 液壓控制系統(tǒng) TDS-11SA頂驅(qū)的液壓系統(tǒng)是一個自備循環(huán)的系統(tǒng)。一個10馬力，1800轉(zhuǎn)的交流電機驅(qū)動兩個液壓泵為液壓系統(tǒng)供能。其中一個定量泵驅(qū)動潤滑油系統(tǒng)馬達，一個變量泵為交流鉆井電機制動、旋轉(zhuǎn)頭、遙控防噴器、吊環(huán)傾斜裝置和平衡系統(tǒng)提供液壓動力。第五節(jié) 平衡系統(tǒng) 平衡系統(tǒng)總成是頂部驅(qū)動鉆井裝置極具特色的設備之一。它的主要作用是防止上卸接頭扣時螺紋的損壞，其次是在卸扣時可以幫助公扣接頭從母扣接頭中彈出。 TDS-11SA和IDS-1頂驅(qū)的平衡系統(tǒng)包括兩個相同的液缸，上端與整體式水龍頭的提環(huán)相

14、連接，下端或者與大鉤耳環(huán)連接，或者直接連接到游車上。 第六節(jié) 動力系統(tǒng)和控制系統(tǒng) 頂部驅(qū)動鉆井裝置的動力系統(tǒng)為整套設備提供了所有的能源，控制系統(tǒng)為司鉆提供了一個控制臺，通過控制臺實現(xiàn)對頂部驅(qū)動鉆井裝置自身的控制。一、發(fā)電機或柴油機組一、發(fā)電機或柴油機組 目前國內(nèi)配備的動力主要為底特律的3512菜油發(fā)電機或卡特比勒的菜油發(fā)電機，一般為600V的交流電。 二、變頻器或（二、變頻器或（SCRSCR房）房） 用于操作頂部驅(qū)動鉆井電機和輔助系統(tǒng)，由下列三大部分組成：1、 整流器和電容器部分 整流器和電容器部分將傳來的三相交流電轉(zhuǎn)換成直流電并儲存在電容器中，以供 電力設備使用。2、電力模塊 電力模塊的功能是將直流電轉(zhuǎn)換成一組脈沖組成的輸出波形。通過控制每個脈沖的時間，使傳給交流電機的電壓以交流正弦波出現(xiàn)。3、控制部分 控制部分監(jiān)測鉆井電機的運轉(zhuǎn)情況，接收頂驅(qū)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、扭矩極限信號和輔助系統(tǒng)的控制信號，以及 控制電力模塊的起動電路和控制輔助系統(tǒng)?？刂坪诵臑樽冾l器的電子電路