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顶驱知识介绍

顶驱简介

顶驱的全称为顶部驱动钻井装置TDS(TOP DRIVE DRILLING SYSTEM),是美国、法国、挪威近20年来相继研制成功的一种顶部驱动钻井系统。它可从井架上部空间直接旋转钻杆,沿专用导轨向下送进,完成钻杆旋转钻进,循环钻井液,接立柱,上卸扣和倒划眼等多种钻井操作。该系统显著提高了钻井作业的能力和效率,并已成为石油钻井行业的标准产品,从世界钻井机械的发展趋势上看,为适应钻井自动化的进步需求,顶部驱动钻井装置。

顶驱的特点

作为当前最新的钻井方式,有许多不同于方钻杆钻井的优点。同以前的方法相比,顶部驱动钻井装置还有一些特定优点:

1.节省接单根时间

顶部驱动钻井装置不使用方钻杆,不受方钻杆长度限制,避免了钻进9米左右接单根的麻烦。取而代之的是利用立柱钻进,大大节省了接单根的时间,从而节约了钻井时间。

2. 倒划眼防止卡钻

顶部驱动钻井装置具有使用28米立柱倒划眼的能力,可在不增加起钻时间的前提下,顺利地循环和旋转将钻具提出井眼。在定向钻井过程中,可以大幅度地减少起钻总时间。

3.下钻划眼

顶部驱动钻井装置具有不解接方钻杆钻过砂桥和缩径点的能力。使用顶部驱动钻井装置下钻时,可在数秒内接好钻柱,立刻划眼,从而减少卡钻的危险。

4. 人员安全

顶部驱动钻井装置可减少接单根次数2/3,从而降低了事故发生率。接单根只需要打背钳。钻杆上卸扣装置总成上的倾斜装置可以使吊环、吊卡向下摆至鼠洞,大大减少了人员工作的危险程度。

5. 设备安全

顶部驱动钻井装置采用马达旋转上扣,上扣平稳,并可从扭矩表上观察上扣扭矩,避免上扣扭矩过盈或不足。钻井最大扭矩的设定,使钻井中出现蹩钻扭矩超过设定范围时马达会自动停止旋转,待调整钻井参数后再正常钻进,避免设备超负荷长时间运转。

►微课:详解顶驱安装全过程

顶驱的组成

1、综合游车

VACRO 综合游动滑车组提供六个额定载荷为500T,外径为50 in的滑轮。整个游车高。

2、钻井装置总成

  • 钻井电动机是一个1000hp的分流电动机。电动机是由电枢空心轴和垂直止推轴承组成。
  • 单速行星变速器

IDS 单速行星变速器由下列主要原件构成:

内齿合齿轮和齿轮箱

电机小齿轮

  • 行星齿轮壳和转轴总成。
  • 主轴推轴承。

IDS变速器是一个单速行星齿轮减速系统,齿轮减速系统齿轮齿数比为6:1。水笼头中心管穿过载荷轴承套并将钻井扭矩传给钻柱。变速器通过吊环连接游车吊耳上与整体游动滑车相连结。齿轮箱为齿轮润滑提供一个油池,并将支撑管子处理装置。润滑系统可提供飞溅润滑。

3、整体水笼头总成

IDS水笼头作用归并到钻井装置,水龙头主止推轴承位于行星行星齿轮下面的变速器中。水笼头中心管是一带法兰的锻件,法兰位于主止推轴承的上方,以承受钻杆载荷。水笼头密封装置安装在钻井电动机上端,由标准冲管、成套盘根装置及由壬螺母构成。因此可以作为一个装置进行移动。标准冲管与轴衬连接,轴衬穿过电动机轴、传动装置到达外部的水笼头中心管。

4、平衡系统

当钻井装置进行连接时,平衡装置可抵消IDS的重量,并为其提供软着陆。液压缸总成把电动机壳与游动滑车连接在一起。用IDS连接或卸开钻柱时,平衡系统避免了对管柱连接螺纹的损坏,它提供的8-inch缓冲行程与大钩提供的缓冲相似。

5、托架总成与扭矩管

IDS托架总成在反扭矩管上移动。它还对钻井马达起支持作用。两个反扭矩托架臂和12个独立润滑的驱动滚轮,将高达38000ft-lbs的钻井扭矩传输到扭矩梁。钻井电动机装置通过电机的两个耳轴与托架扭矩反抗臂连接。当上、下移动移动扭矩管时,耳轴能使电动机与钻杆成一直线。扭矩梁通过扭矩臂和托架反抗IDS的转矩。

6、有延伸入口的现场谷风机冷却系统。

该系统向钻井电动机提供现场冷却空气。该系统由带有导管的标准型局部鼓风机和一根向马达方向的延伸的软管组成,鼓风机上的导管能将进口安装在大钩和游动滑车上。

7、管子处理装置

管子处理装置包括

  • 整体吊卡
  • 安全阀(IBOPS)

a.上IBOP安全阀

b.下IBOP安全阀

  • 保护、转换及隔离接头。
  • 安全阀驱动器
  • 扭矩钳
  • 倾斜吊环装置

►管子处理装置向IDS钻井系统提供了两项基本功能:

1)、起下93英尺长的钻杆立柱。

2)、为在井架任何高度上连接和断开钻柱提供了高达 60000ft-lbs 的扭矩管子处理装置能配成与各种钻杆接头连接。它包括一整体吊卡和VACRO专用扭矩钳,还包括一安全阀遥控器和倾斜吊环驱动器。不使用时,保持静止钻柱可以自由通过。起下钻和进行井下作业时,管子处理装置能自由旋转360度,模拟标准大钩的作用。

  • 整体吊卡

整体吊卡与吊环、缓冲缸一起工作,将提起的重物输送到驱动杆。钻井时,驱动杆在整体吊卡内自由旋转。

  • 安全阀

VACRO/BJ管子处理装置包括两个防喷安全阀(IBOP)。上IBOP的额定工作压力15000psi.如发现井涌,司钻可遥控关闭IBOP,手动关闭下IBOP。

顶驱操作前检查

1、检查齿轮油箱油位是否符合要求。当第一次启动或在存放后启动时,检查润滑油泵是否处于工作状态,泵需开启十五分钟后停泵近五分钟再一次检查油位是否符合要求,检查润滑油是否变质。

2、检查泵站油箱油位是否符合要求。当第一次启动或在存放后启动时,检查油泵工作状态是否良好,泵需开启十五分钟后停泵近五分钟再一次检查油位是否符合要求,检查液压油是否变质。

3、检查并确认各连接部位、液压缸等位置恰当以及螺栓、管线均已适当拧紧。

4、打开液压、空气管线的所有阀门。

5、检查油泵压力是否合适。

顶驱操作

1 、启动顶驱冷却风机。

2、在司钻操作台通过指配开关选定可控硅与顶驱电机组合并选定操作位置。

3、启动顶驱,缓缓转动电位器手轮,待确认各部分运转正常后再逐渐增加顶驱的转速。

4、可以在顶驱运转中拨动按钮检查考克活动是否正常。

5、逐渐增加顶驱的转速直到所要求的转速。

6、当与绞车、泥浆泵配合使用时,注意观察泵压是否正常,用吊卡起下钻具时不要使顶驱主轴旋转。

7、使用管子处理器时,在油泵运转情况下,先搬动顶驱上的阀手柄选择进行上扣或卸扣,确认各液压缸在正确位置,按动按钮直到上、卸扣整个动作完成,松开按钮液压缸自动复位,在完全复位后方可进行重复动作。

8、使用摆臂时,提醒其它人员,拨动按钮气囊充气,吊臂摆出;拨回按钮气囊放气,吊臂靠重力回位。

9、运转时应随时注意检查

  • 各个螺栓紧固情况。
  • 顶驱水龙带、冲管、由壬接头有否泄漏,刺裂情况。
  • 检查液压泵、气源压力是否正常。
  • 检查顶驱各部分振动情况。
  • 润滑油、液压油、气管线是否泄漏,油温是否正常。
  • 注意倾听顶驱工作时的声响有无异常。
  • 检查上下考克是否在正确位置使用,开关是否灵敏。
  • 检查润滑油泵的运行情况。

顶驱保养

  • 每日检查顶驱齿轮箱的油位。油位在油标玻璃管的中间为合格,该项工作需在顶驱停止状态下检验为准
  • 每班给顶驱的冲管盘根注黄油保养;
  • 每10天对顶驱调整杆的两端轴承注黄油保养;
  • 每日对顶驱旋转头的黄油嘴注黄油保养,并检查旋转头的下部轴承的密封是否有泄漏现象
  • 每日对IBOP驱动杆及其附件的黄油嘴注黄油保养,并检查其各部件连接螺栓及开口销的情况,发现问题及时处理;
  • 每10日对IBOP的阀芯注高压黄油10~15下,并开关3~5次,使其动作灵活;
  • 每次起钻之前对顶驱滑车的12个滚轮、2个扭矩杆的轴销和2个力臂滚轮注黄油保养
  • 每10日对顶驱下部支撑部件的黄油嘴注油保养;
  • 每日对机械手扭矩钳的黄油嘴注油保养;
  • 每日对顶驱齿轮箱的上部密封注黄油保养;
  • 每10天给顶驱的实心吊卡的黄油嘴注黄油保养;
  • 每日检查机械手油柜的油位,不足时补充N32抗磨液压油顶驱每日在运转情况下检查机械手泵站滤器的工作情况,当阻滤表的指示超过绿限时,即更换回油滤器;
  • 每3个月对顶驱齿轮箱的润滑油进行更换,油品标号为MOBIL626。油量为12加仑;
  • 每3个月对机械手泵站的液压油进行更换,油品为N32抗磨液压油,油量32加仑;
  • 每日对顶驱的各个连接螺栓及开口销进行检查,对发现的问题及时处理。

 ►电动驱动介绍视频

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