顶驱---培训共47页
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石油顶驱培训教材
第一章 概 述
近 20 年来，顶部驱动钻井装 TDS（TOP DRIVE SYSTEM）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。目前在世界上不少国家的大、中型钻机上，将 它用于打中深井（井深 L= 2000～4500 m）、深井（井深 L=4500～6000 m）超深井（井深 L ＝6000～9000 m）的日益增多。该产品自 20 世纪 80 年代初开始研制，到现在已发展为最先 进的整体顶部驱动钻井装置 IDS （INTEGRATED TOP DRIVE SYSTEM）。全世界目前已有上 千台顶部驱动钻井装置在海上和陆地使用，充分显示了它的强大生命力。
却接近于一台 1100hp 的直流电动机。选用交流电机具有明显的特点：
它可靠性高，维护少，无污染、作业范围大，满扭矩负荷时可以达 1min，
而无电火花，安全性好，因此得到用户认可。还应看到，交流电动机既
可使用钻机自身的动力装置带动，又可使用 750 V 直流电源，或直接用工业网电驱动，这种
灵活性使得它使用范围宽广。
6500 或 7500
4000
2500
5000
电动机型式
GE752 并激 高扭矩 DC
电动机
GE752 串激式 并激高扭矩 DC 电动机
GE GEB-20A1 AC 电动机
RelinceElec tric 双 AC
电动机
RelinceElectric AC 电动机
RelinceElectric 双 AC 电动机
设计降低了顶部驱动钻井装置的维护和配件费用。 这里需要指出的
是，Varco BJ 公司在 1993 年之后，就不再开发直流驱动马达的顶部驱
动钻井装置，而是转向交流变频电驱动的顶部驱动钻井装置研制。以
近 20 年来，顶部驱动钻井装 TDS（TOP DRIVE SYSTEM）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。目前在世界上不少国家的大、中型钻机上，将 它用于打中深井（井深 L= 2000～4500 m）、深井（井深 L=4500～6000 m）超深井（井深 L ＝6000～9000 m）的日益增多。该产品自 20 世纪 80 年代初开始研制，到现在已发展为最先 进的整体顶部驱动钻井装置 IDS （INTEGRATED TOP DRIVE SYSTEM）。全世界目前已有上 千台顶部驱动钻井装置在海上和陆地使用，充分显示了它的强大生命力。
却接近于一台 1100hp 的直流电动机。选用交流电机具有明显的特点：
它可靠性高，维护少，无污染、作业范围大，满扭矩负荷时可以达 1min，
而无电火花，安全性好，因此得到用户认可。还应看到，交流电动机既
可使用钻机自身的动力装置带动，又可使用 750 V 直流电源，或直接用工业网电驱动，这种
灵活性使得它使用范围宽广。
6500 或 7500
4000
2500
5000
电动机型式
GE752 并激 高扭矩 DC
电动机
GE752 串激式 并激高扭矩 DC 电动机
GE GEB-20A1 AC 电动机
RelinceElec tric 双 AC
电动机
RelinceElectric AC 电动机
RelinceElectric 双 AC 电动机
设计降低了顶部驱动钻井装置的维护和配件费用。 这里需要指出的
是，Varco BJ 公司在 1993 年之后，就不再开发直流驱动马达的顶部驱
动钻井装置，而是转向交流变频电驱动的顶部驱动钻井装置研制。以
景宏顶驱培训教材(景宏顶驱的系统组成及功能)
部内防喷器（手动) 6 5/8” API REGbox～pin，70Mpa
大庆景宏石油设备制造有限公司
背钳： 背 钳 通 径 ： φ216mm 背钳夹持范围 ： φ89～φ216mm 维护保养方便 ：结构简单，便于拆装，更换钳牙方便。 可以上下滑动 ：背钳能够沿背钳支架向上滑动，可以方
便的拆卸转换接头及手动和遥控IBOP 景宏顶驱采用固定悬挂结构，背钳直接通过旋转内套与齿
个方向的运动，旋转后带动吊环实现360º转动，可以方便地 到鼠洞抓放钻杆；在顶驱本体上移至二层操作台时可以对准 钻杆排放架抓放钻柱。通常设定回转头的转速为2～11 r/min（出厂设定为3 r/min）。可根据用户需求进行调节。
大庆景宏石油设备制造有限公司
①旋转头通过固定轴套直接与箱体联接，独立于主轴运动 起下钻或使用震击器解卡时，主轴不受力，提高了主轴轴 承的使用寿命。
轴承组： 所有轴承均采用SKF轴承设备制造有限公司
（2）管子处理器总成：
旋转头
扭矩背钳 钳
吊环倾斜装置
丝扣防松装 置
IBOP及控制机构
旋转头 IBOP机构
倾斜机构 丝扣防松装置
背钳
大庆景宏石油设备制造有限公司
吊环倾斜： 前倾角度为30°，后倾角度为55°。并具有自动复
大庆景宏石油设备制造有限公司
本课程已结束 谢谢观赏！！！
第二部分 景宏顶驱的机械原理
组成系统 及各项功能
大庆景宏石油设备制造有限公司
一、顶驱及优点： 顶部驱动钻井装置，就是把钻井动力部分由下边的转盘移
动到钻机上部的水龙头处。它可从井架空间上部直接旋转钻 柱，驱动钻具旋转，并沿着井架内专用的导轨向下送进，完 成钻柱旋转钻进，循环钻井液，接立根，上卸扣和倒划眼等 多种钻井操作
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背钳： 背 钳 通 径 ： φ216mm 背钳夹持范围 ： φ89～φ216mm 维护保养方便 ：结构简单，便于拆装，更换钳牙方便。 可以上下滑动 ：背钳能够沿背钳支架向上滑动，可以方
便的拆卸转换接头及手动和遥控IBOP 景宏顶驱采用固定悬挂结构，背钳直接通过旋转内套与齿
个方向的运动，旋转后带动吊环实现360º转动，可以方便地 到鼠洞抓放钻杆；在顶驱本体上移至二层操作台时可以对准 钻杆排放架抓放钻柱。通常设定回转头的转速为2～11 r/min（出厂设定为3 r/min）。可根据用户需求进行调节。
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①旋转头通过固定轴套直接与箱体联接，独立于主轴运动 起下钻或使用震击器解卡时，主轴不受力，提高了主轴轴 承的使用寿命。
轴承组： 所有轴承均采用SKF轴承设备制造有限公司
（2）管子处理器总成：
旋转头
扭矩背钳 钳
吊环倾斜装置
丝扣防松装 置
IBOP及控制机构
旋转头 IBOP机构
倾斜机构 丝扣防松装置
背钳
大庆景宏石油设备制造有限公司
吊环倾斜： 前倾角度为30°，后倾角度为55°。并具有自动复
大庆景宏石油设备制造有限公司
本课程已结束 谢谢观赏！！！
第二部分 景宏顶驱的机械原理
组成系统 及各项功能
大庆景宏石油设备制造有限公司
一、顶驱及优点： 顶部驱动钻井装置，就是把钻井动力部分由下边的转盘移
动到钻机上部的水龙头处。它可从井架空间上部直接旋转钻 柱，驱动钻具旋转，并沿着井架内专用的导轨向下送进，完 成钻柱旋转钻进，循环钻井液，接立根，上卸扣和倒划眼等 多种钻井操作
顶驱操作培训
TDS-11SA操作第一部分 VARCO司钻台下表列举了司钻台的组成部件。
第二部分操作过程一、主要功能操作注意事项1、启动程序启动TDS-11SA程序如下：1、启动开关，检查确保“钻进/旋扣/扭矩”开关在钻进位，油门关闭，刹车自动，液压系统自动，然后将正反转开关打到打开正转，这时液压泵和风机都开始工作。
也将正反转开关打到打开正转打到关，将液压系统手动，只启动液压功能。
2、设置上扣扭矩电流限制，最大为55000 ft/lb。
将正反转开关置于“正转”位，刹车开关置于“开”位，旋扣开关置于“扭矩”位，然后顺时针旋转上扣扭矩设定旋钮同时观察扭矩表直至设定到需要的扭矩值。
同种钻具上扣扭矩只需要设定一次，更换钻具后需要重新设定。
3、设置钻进扭矩电流限制，最大为55000 ft/lb。
将正反转开关置于“正转”位，刹车开关置于“开”位，适当转动调速手轮，然后正时针旋转钻井扭矩设定旋钮，同时观察扭矩表，直至设定到工程需要的扭矩值。
注：扭矩设定后，无特殊需要时勿动设定旋钮！2、旋转头操作旋转头通过悬挂在其上的吊环支撑钻杆的重量。
通过旋转马达驱动一个齿轮带动旋转吊环配接器旋转，可以在360°任意旋转吊卡。
主要作用为调节吊环的方向。
1）当吊环在倾斜位置时，旋转头不能旋转，这是顶驱内部保护设置，防止在吊环倾斜状态时旋转造成以外伤害。
因此，若要改变吊环朝向，需要将吊环复位到自然位置（按下吊环复位按钮）后才能使用旋转头旋转旋钮来使旋转头旋转。
2）若吊环下悬挂有重物（比如钻杆，钻铤等），禁止使旋转头旋转，．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．更不要用旋转头来旋转钻铤上扣．．．．．．．．。
3、吊环傾斜装置吊环傾斜装置由两件双向活塞杆装置组成，上部用销子与旋转吊环配接器连接，下部通过销子使液缸与吊环连接。
启动司钻台上吊环傾斜开关到左边，伸长钻杆吊卡到井架工位置，启动吊环傾斜开关到右边，液缸收缩，使钻杆吊卡到放下位置。
顶驱培训资料
特点
顶驱具有高精度、高速度、高效率、低能耗等特点，同时具 有顶部驱动钻杆旋转和推进的能力，因此广泛应用于石油、 天然气等钻井作业中。
顶驱设备的应用范围
石油钻井
顶驱在石油钻井作业中是最常 用的设备之一，可以用于深井 、浅井、直井、斜井等各种类
型的井。
天然气钻井
天然气钻井对于顶驱的需求也非 常大，因为顶驱可以提供更高效 、更稳定的钻井能力。
顶部结构
01
02
03
顶部驱动器
提供旋转运动，承受轴向 力和径向力。
齿轮箱
将电动机的旋转运动转化 为需要的旋转速度。
顶驱电动机
提供旋转动力，承受扭矩 。
中部结构
主轴
承受轴向力和径向力，将 顶部驱动器与底部驱动器 连接起来。
密封环
防止工作液泄漏，起到密 封作用。
轴承
减少主轴的摩擦阻力，承 受径向力。
地质勘探
地质勘探中也需要用到顶驱来进行 钻探取样等作业。
顶驱设备的分类与规格
分类
顶驱设备按照驱动方式可以分为机械式、液压式和电动式三种类型，每种类 型又有不同的型号和规格。
规格
不同型号和规格的顶驱设备在尺寸、重量、功率等方面都有所不同，需要根 据钻机设备的实际情况和需求进行选择。
02
顶驱设备的基本结构
操作顶驱设备时，必须佩 戴厂家提供的安全防护装 备，如安全鞋、手套等。
确保环境安全
在顶驱设备工作前，应确 保工作区域没有障碍物， 地面平整，避免因环境问 题而导致事故。
定期维护保养
对顶驱设备进行定期的维 护保养，保证设备的正常 运行，延长设备使用寿命 。
事故案例分析
事故案例一
某施工现场，因操作人员未严 格按照操作规程进行操作，导 致顶驱设备出现故障，造成人
顶驱具有高精度、高速度、高效率、低能耗等特点，同时具 有顶部驱动钻杆旋转和推进的能力，因此广泛应用于石油、 天然气等钻井作业中。
顶驱设备的应用范围
石油钻井
顶驱在石油钻井作业中是最常 用的设备之一，可以用于深井 、浅井、直井、斜井等各种类
型的井。
天然气钻井
天然气钻井对于顶驱的需求也非 常大，因为顶驱可以提供更高效 、更稳定的钻井能力。
顶部结构
01
02
03
顶部驱动器
提供旋转运动，承受轴向 力和径向力。
齿轮箱
将电动机的旋转运动转化 为需要的旋转速度。
顶驱电动机
提供旋转动力，承受扭矩 。
中部结构
主轴
承受轴向力和径向力，将 顶部驱动器与底部驱动器 连接起来。
密封环
防止工作液泄漏，起到密 封作用。
轴承
减少主轴的摩擦阻力，承 受径向力。
地质勘探
地质勘探中也需要用到顶驱来进行 钻探取样等作业。
顶驱设备的分类与规格
分类
顶驱设备按照驱动方式可以分为机械式、液压式和电动式三种类型，每种类 型又有不同的型号和规格。
规格
不同型号和规格的顶驱设备在尺寸、重量、功率等方面都有所不同，需要根 据钻机设备的实际情况和需求进行选择。
02
顶驱设备的基本结构
操作顶驱设备时，必须佩 戴厂家提供的安全防护装 备，如安全鞋、手套等。
确保环境安全
在顶驱设备工作前，应确 保工作区域没有障碍物， 地面平整，避免因环境问 题而导致事故。
定期维护保养
对顶驱设备进行定期的维 护保养，保证设备的正常 运行，延长设备使用寿命 。
事故案例分析
事故案例一
某施工现场，因操作人员未严 格按照操作规程进行操作，导 致顶驱设备出现故障，造成人
顶驱安装调试培训资料
将安装小车从第一节 导轨板的一端穿入，用 随机配备的承重钢丝绳 和U型环将安装小车与 游车大钩连接固定，连 接过程中，要确定准确 的连接位置，使导轨在 吊起过程中导轨调节背 板不承受导轨的重量， 游车大钩承受导轨的重 量。防止导轨调节背板 与游车大钩连接的绳索 断裂，确保吊起过程安 全可靠。
景宏顶驱
景宏顶驱
井场布置
景宏顶驱
安装流程图
1、顺序并不是一成不变的 2、调节组件一般在起井架前安装，起井架
后安装也可以，50的比较麻烦一些； 3、反扭矩梁也可在安装导轨后安装； 4、电缆安装也可提前进行
景宏顶驱
天车固定板焊接尺寸
1、根据井架实际情况， 如果是首次安装顶驱， 则需要将悬挂吊耳安装 在井架上，一般采用焊 接或螺栓连接，悬挂吊 耳材料为Q345B，焊接 悬挂吊耳时要注意方向 （如右图所示）；用螺 栓连接时必须采用高强 度螺栓连接，所有连接 必须安全可靠。 2、50、70耳板是一样的
第7节 导轨
第2、3、4、5、 6节导轨
景宏顶驱
第1节 导轨
拆除安装小车
下放游车大钩，
拆卸安装小车，
游车大钩
并将其移走。
景宏顶驱
安装小车
安装反扭矩梁
安装导轨反扭矩 梁。首先将反扭 支座与井架横梁 连接，然后将反 扭矩架与底部导 轨使用固定销连 接，穿上别针， （此时所有连接 螺栓暂时不需要 锁紧，以便下一 步调整井口中心 使用
U型环与悬挂吊耳的连接
安装作业人员爬至 天车，以便协助指 导和操作导轨与本 体安装过程。缓慢 上提游车大钩，把 导轨吊到井架顶部， 将调解背板与天车 悬挂吊耳对正，用 U型环和连接销连 接好。连接牢固后， 穿上别针。
U型环 调节背板
景宏顶驱
景宏顶驱
井场布置
景宏顶驱
安装流程图
1、顺序并不是一成不变的 2、调节组件一般在起井架前安装，起井架
后安装也可以，50的比较麻烦一些； 3、反扭矩梁也可在安装导轨后安装； 4、电缆安装也可提前进行
景宏顶驱
天车固定板焊接尺寸
1、根据井架实际情况， 如果是首次安装顶驱， 则需要将悬挂吊耳安装 在井架上，一般采用焊 接或螺栓连接，悬挂吊 耳材料为Q345B，焊接 悬挂吊耳时要注意方向 （如右图所示）；用螺 栓连接时必须采用高强 度螺栓连接，所有连接 必须安全可靠。 2、50、70耳板是一样的
第7节 导轨
第2、3、4、5、 6节导轨
景宏顶驱
第1节 导轨
拆除安装小车
下放游车大钩，
拆卸安装小车，
游车大钩
并将其移走。
景宏顶驱
安装小车
安装反扭矩梁
安装导轨反扭矩 梁。首先将反扭 支座与井架横梁 连接，然后将反 扭矩架与底部导 轨使用固定销连 接，穿上别针， （此时所有连接 螺栓暂时不需要 锁紧，以便下一 步调整井口中心 使用
U型环与悬挂吊耳的连接
安装作业人员爬至 天车，以便协助指 导和操作导轨与本 体安装过程。缓慢 上提游车大钩，把 导轨吊到井架顶部， 将调解背板与天车 悬挂吊耳对正，用 U型环和连接销连 接好。连接牢固后， 穿上别针。
U型环 调节背板
顶驱培训资料
顶驱设备常见故障排除方法及维修实例
排除方法
针对不同的故障类型和原因，可以采用相应的排除方法。例如，对于电气故障，可以检查电源、控制电路和电 机等部分，更换损坏的元件或修复线路；对于液压故障，可以更换密封件、清洗液压油路、更换液压泵等；对 于机械故障，可以更换损坏的齿轮、轴承、轴等机械部件，修复或更换弯曲的轴。
顶驱设备故障的原因主要包括设备老化、磨损、腐蚀、 过载等因素，以及操作不当、维护不到位、环境恶劣等 外部条件的影响。例如，电气故障可能是由于电线老化 、接触不良、元件损坏等原因引起的；液压故障可能是 由于液压油污染、密封件磨损、油泵排量不足等原因引 起的；机械故障可能是由于轴承磨损、齿轮损坏、轴弯 曲等原因引起的。感谢您的观看T NhomakorabeaANKS
顶驱设备的日常维护保养建议
每日检查
每日检查顶驱设备的外观 、润滑情况和电线连接等 ，确保设备正常运转。
更换磨损部件
定期更换顶驱设备中的磨 损部件，如轴承、齿轮等 ，以保持设备的良好运转 状态。
记录运行数据
每日记录顶驱设备的运行 数据，如钻压、转速、进 尺等，以便及时发现问题 并进行处理。
顶驱设备的定期维护保养建议
在长时间不使用顶驱设备时，要定期启动设备并进行 检查，防止设备生锈和损坏。
要定期更换顶驱设备的液压油和滤清器，保持设备的 清洁和良好状态。
在使用过程中，要严格遵守操作规程，避免违规操作 对设备造成损坏。
04
顶驱设备常见故障及排除 方法
顶驱设备常见故障分类及原因分析
要点一
故障分类
要点二
原因分析
顶驱设备故障主要分为电气故障、液压故障和机械故障 三大类。其中，电气故障包括电源、控制电路和电机等 部分的故障；液压故障主要是油泵、油缸、密封件等部 分的故障；机械故障则包括齿轮、轴承、轴等机械部件 的故障。
顶驱系统培训
5、司钻台操作部分
司钻控制台由300号不锈钢制成，采用防水密封门，并配有增压防爆 系统，该系统与空气净化器连接后提供防爆功能，可满足危险地区作业的 需要。电缆通过司钻台侧面的密封接插件进入。司钻台的面板上操作元件 包括按钮、功能选择开关、速度给定手轮、力矩给定和上扣力矩给定手轮 等。速度和力矩给定手轮采用编码器。
在运行状态下，将【刹车】旋钮扳到“刹车”位置，系统将降 速停车，刹车装置在主电机转速低于3％（3r/min）时刹住电机主轴 ，电磁阀持续得电，保持刹车状态。在此工作状态下，系统将不能 启动。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ.夹紧缸 （二位自锁旋钮）
在处于“正常”状态时，将旋钮旋置“夹紧”，在上扣加扭或卸扣 加钮状态延时5S，夹紧缸夹紧。 在处于“调试”状态时，可直接夹紧。旋钮旋置“放松”时，夹紧缸松开
7、背钳机构
背钳主要由夹紧系统、悬挂系统和扶正部分组成。 夹紧系统是背钳的功能部分，它由液压缸、前后端盖、活塞、钳牙座 和钳体等 零部件组成，夹紧时，液压缸进油，推动活塞向前移动，当钳牙接触到 钻杆后，活塞停止运动，液压力推动液缸向后移动，带动前侧钳牙夹住 钻杆。主轴旋转完成上/卸扣的动作。
8、回转机构
7.急停 系统出现紧急情况需要紧急停止时，按下司钻箱上的【急停】按钮 或者PCZ【急停】按钮时，顶驱系统所有设备快速停机；松开司钻箱【 急停】按钮或者PCZ【急停】按钮后之后，系统复位. 解除急停后，请重 新启动系统。 8.报警/静音
当故障发生时，故障灯亮，声报警响起，只要按下【复位/静音】 按钮，声报警消声，但故障灯仍亮，当排除故障后，故障灯灭，再次按 下【复位/静音】按钮，系统恢复正常。进行急停操作后，及部分装置故 障，需要重新启动系统。
SIEMENS 6SE70/71系列
VARCO 顶驱培训
钻井主电 机制动器
平衡油缸
平衡系统管 汇
二、顶驱主要组成部分
上内防喷器驱 动油缸
吊环倾斜 油缸
平衡蓄能器 旋转头
吊环倾斜 管汇
管子处理器夹 紧油缸
旋转 头驱 动马 达
பைடு நூலகம்
止动销 油缸
旋转联 接器举 升
齿轮箱润滑 油分配装置
主液压管汇
M
10马力交 流电机
定量泵（ 变精量品文档 润滑系统 泵
润滑油 泵 低速液压 马达 齿轮箱油槽
/分 • 变速箱：斜齿轮2级减速，减速比：10.5：1 • 变速箱润滑：强制润滑，油量68.19L（15加仑） • 液压系统：1个10马力电机，油量：113.65L（25
加仑）
精品文档
6
一、顶驱概述
精品文档
7
扭矩 (ft.lbs)
55,000 50,000 45,000
40,000 37500 35,000 30,000 25,000 20,000 15,000
单根时间。
•
2.起下钻遇阻时，顶驱装置可在井架内任意高度
迅速与钻具连接，开泵循环，进行倒划眼，可大大减
少卡钻事故。
精品文档
3
一、顶驱概述
顶驱装置的优点
•
3.顶驱装置配有管子处理装置，提高了上卸
扣作业和钻具排放作业的机械化程度，大大降低
了钻工的劳动强度及危险程度
•
4.顶驱装置配有遥控内防喷器（IBOP），可
精品文档
2
一、顶驱概述
顶驱装置的优点
•
由于钻井模式的革新，顶驱装置彻底解决了常规
钻井方式无法处理的矛盾，具有常规钻井方式无法比
拟的优势。钻井实践表明：顶驱装置可节省钻井时间