NOV TDS-11SA頂部驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)

1、TDS-11SA頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)培 訓(xùn)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(dòng)裝置第二節(jié) TDS-11SA頂驅(qū)技術(shù)參數(shù)第三節(jié) 頂部驅(qū)動(dòng)裝置的優(yōu)越性第二章第二章 頂部驅(qū)動(dòng)裝置組成結(jié)構(gòu)頂部驅(qū)動(dòng)裝置組成結(jié)構(gòu)第一節(jié) 水龍頭-鉆井電機(jī)總成第二節(jié) 滑動(dòng)架和導(dǎo)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(dòng)力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)第三章第三章 頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置操作過程頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置操作過程前前 言言 20世紀(jì)80年代研制的頂部驅(qū)動(dòng)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(fù)雜井。能及時(shí)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(dòng)強(qiáng)度，已被國(guó)內(nèi)外石油界專家廣泛認(rèn)可和接受，已成為石油鉆井先進(jìn)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(guó)已經(jīng)有23個(gè)油田和科研部門擁有100臺(tái)以上頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)（其中VARCO頂驅(qū)65臺(tái)，CANRIG頂驅(qū)15臺(tái)，TESCO頂驅(qū)16臺(tái)，NATIONAL頂驅(qū)6臺(tái)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(shì)，為適應(yīng)各種復(fù)雜情況和鉆井實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的需求，頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)的利用勢(shì)在必行。它已成為當(dāng)今鉆井裝備精良與否、配置水平高低、自動(dòng)化程度如何的標(biāo)志，是開拓國(guó)內(nèi)外鉆井市場(chǎng)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(dòng)裝置簡(jiǎn)介一、什么是頂部驅(qū)動(dòng)裝置一、什么是頂部驅(qū)動(dòng)裝置 頂部驅(qū)動(dòng)裝置是美國(guó)、法國(guó)、挪威近20年來(lái)相繼研制成功、正在推廣應(yīng)用的一種頂部驅(qū)動(dòng)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(gè)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(shí)實(shí)現(xiàn)循環(huán)和旋轉(zhuǎn)功能，遇上復(fù)雜地層，或是巖屑沉淀，往往造成卡鉆?？ㄣ@成了長(zhǎng)期困擾鉆井工程技術(shù)的問題，我國(guó)近千臺(tái)鉆機(jī)，每年因卡鉆造成的損失數(shù)以萬(wàn)計(jì)。其二，由于常規(guī)鉆機(jī)在鉆進(jìn)中依靠轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)方鉆桿旋轉(zhuǎn)送進(jìn)，方鉆桿的長(zhǎng)度限制了鉆進(jìn)深度，故每次只能接單根，因而費(fèi)工費(fèi)時(shí)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。 而所謂的頂部

4、驅(qū)動(dòng)，則是把鉆井動(dòng)力部分由下邊的轉(zhuǎn)盤移動(dòng)到鉆機(jī)上部的水而所謂的頂部驅(qū)動(dòng)，則是把鉆井動(dòng)力部分由下邊的轉(zhuǎn)盤移動(dòng)到鉆機(jī)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(dòng)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(dòng)鉆具旋轉(zhuǎn)，并沿著井架內(nèi)專用的導(dǎo)軌向下送進(jìn)，完成鉆柱旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，循環(huán)鉆井液，接立根，上卸扣和倒劃眼等的導(dǎo)軌向下送進(jìn)，完成鉆柱旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，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(wú)論是在鉆進(jìn)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(wú)論是在鉆進(jìn)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(shí)有效的控制和處理。同時(shí)，可以進(jìn)行立根鉆進(jìn)，大大提高了純鉆進(jìn)時(shí)間，得到及時(shí)有效的控制和處理。同時(shí)，可以進(jìn)行立根鉆進(jìn)，大大提高了純鉆進(jìn)時(shí)間，鉆井實(shí)驗(yàn)表明：這種系統(tǒng)可節(jié)省鉆井時(shí)間鉆井實(shí)驗(yàn)表明：這種系統(tǒng)可節(jié)省鉆井時(shí)間20%-25%。 隨著頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置在世界范圍內(nèi)鉆機(jī)上的大批應(yīng)用，生產(chǎn)頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置的廠家也由當(dāng)初的美國(guó)、挪威擴(kuò)展到法國(guó)、加拿大等4個(gè)國(guó)家的7家公司。之后，中國(guó)、英國(guó)也加入到頂部驅(qū)動(dòng)裝置的生產(chǎn)行列。 總之，頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)是當(dāng)今石油鉆井自動(dòng)化中的前沿技術(shù)與裝備，用于鉆總之，頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)是當(dāng)今石油

6、鉆井自動(dòng)化中的前沿技術(shù)與裝備，用于鉆斜井、鉆高難度的定向井時(shí)效果尤為顯著。斜井、鉆高難度的定向井時(shí)效果尤為顯著。 第二節(jié)第二節(jié) TDS-11SATDS-11SA頂驅(qū)技術(shù)參數(shù)頂驅(qū)技術(shù)參數(shù)TDS-11SATDS-11SA頂驅(qū)技術(shù)參數(shù)頂驅(qū)技術(shù)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(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)）變頻感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 交流驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)交流驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：1、較高的扭矩范圍和更寬的轉(zhuǎn)速范圍 2、維護(hù)費(fèi)用低 3、零轉(zhuǎn)速時(shí)的扭矩高，且可以有效制動(dòng)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(jī)部分鉆井電機(jī)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(jī)剎車電機(jī)剎車:液壓盤式剎車電機(jī)冷卻系統(tǒng)電機(jī)冷卻系統(tǒng):方式:強(qiáng)制風(fēng)冷電機(jī)功率:2X5馬力(2X3.7Kw)電機(jī)轉(zhuǎn)速:3600rpm變速箱部分變速箱部分:類型:單速,斜齒雙級(jí)減速減速比:10.5:1變速箱潤(rùn)滑系統(tǒng)變速箱潤(rùn)

8、滑系統(tǒng):類型:強(qiáng)制潤(rùn)滑油量:15加侖(57l)完全內(nèi)循環(huán)齒輪油類型:EP級(jí)液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng):功率:10馬力(7Kw)交流電機(jī)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(dòng)裝置的優(yōu)越性 在當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)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(jì)效益是一個(gè)先決條件。而頂驅(qū)之所以能被整個(gè)鉆井界所認(rèn)可和接受，正是由于它具備了這些條件。與常規(guī)鉆機(jī)相比具有除了上

9、述的不用方鉆桿擁有的優(yōu)點(diǎn)之外，還具有一些特定的優(yōu)點(diǎn)。1、減少了接單根的時(shí)間、減少了接單根的時(shí)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(shí)間、節(jié)省定向鉆井時(shí)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(diǎn)。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(diǎn)。 第二章第二章 頂部驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)頂部驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu) 1、 水龍頭鉆井電機(jī)總成； 2、 電機(jī)冷卻系統(tǒng)； 3、 滑動(dòng)架和導(dǎo)軌； 4、 管子處理器 5、 液壓系統(tǒng)； 6

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

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

12、移動(dòng)，完成鉆井作業(yè)。一、 滑動(dòng)架 滑動(dòng)架上安裝有導(dǎo)向輪或?qū)蚧?，可以支撐整個(gè)頂驅(qū)的重量。 二、導(dǎo)軌 導(dǎo)軌懸掛在天車架上并一直延伸到離鉆臺(tái)大約7英尺高。導(dǎo)軌與一個(gè)安裝在井架下部離鉆臺(tái)10-15英尺高的扭矩反作用梁連接。通過導(dǎo)軌平衡由傳動(dòng)箱驅(qū)動(dòng)鉆桿時(shí)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(dòng)裝置提供了提放28m長(zhǎng)立柱、并用鉆井電機(jī)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(jìn)時(shí)，鉆桿上卸扣裝置固定不動(dòng)，不防礙鉆柱的起下。鉆井電機(jī)通過主軸、內(nèi)防噴器和保護(hù)

13、接頭將扭矩傳給鉆柱，驅(qū)動(dòng)鉆柱旋轉(zhuǎn)。當(dāng)使用鉆桿吊卡起下鉆時(shí)，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(gè)自備循環(huán)的系統(tǒng)。一個(gè)10馬力，1800轉(zhuǎn)的交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)液壓泵為液壓系統(tǒng)供能。其中一個(gè)定量泵驅(qū)動(dòng)潤(rùn)滑油系統(tǒng)馬達(dá)，一個(gè)變量泵為交流鉆井電機(jī)制動(dòng)、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(dòng)力。第五節(jié) 平衡系統(tǒng) 平衡系統(tǒng)總成是頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置極具特色的設(shè)備之一。它的主要作用是防止上卸接頭扣時(shí)螺紋的損壞，其次是在卸扣時(shí)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(gè)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(dòng)力系統(tǒng)和控制系統(tǒng) 頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置的動(dòng)力系統(tǒng)為整套設(shè)備提供了所有的能源，控制系統(tǒng)為司鉆提供了一個(gè)控制臺(tái)，通過控制臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置自身的控制。一、發(fā)電機(jī)或柴油機(jī)組一、發(fā)電機(jī)或柴油機(jī)組 目前國(guó)內(nèi)配備的動(dòng)力主要為底特律的3512菜油發(fā)電機(jī)或卡特比勒的菜油發(fā)電機(jī)，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(dòng)鉆井電機(jī)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(lái)的三相交流電轉(zhuǎn)換成直流電并儲(chǔ)存在電容器中，以供 電力設(shè)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(gè)脈沖的時(shí)間，使傳給交流電機(jī)的電壓以交流正弦波出現(xiàn)。3、控制部分 控制部分監(jiān)測(cè)鉆井電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，接收頂驅(qū)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、扭矩極限信號(hào)和輔助系統(tǒng)的控制信號(hào)，以及 控制電力模塊的起動(dòng)電路和控制輔助系統(tǒng)。控制核心為變頻器的電子電路