顶驱系统培训
顶驱控制系统
交流电传动控制系统
交流电传动控制系统
顶驱控制系统
一、顶驱介绍
顶部驱动装置（简称顶驱）实现钻 井工艺中的钻井、上扣、卸扣等各 种功能的装备。
机械液压部分
电气部分
二、顶驱的机械和液压部分
主电机和风机电机系统 减速箱部分 主轴 提环部分 鹅颈管部分 单导轨和滑车部分 IBOP装置 背钳部分 刹车装置 回转装置 倾斜油缸装置 液压源电机 平衡油缸 储能器及移运架等 下面一一介绍其结构组成和功能。
主轴系统是顶驱的主要组成部分，通 与减速箱中的齿轮和主轴上齿轮的咬合， 由主电机驱动其转动，从而实现主轴带动 钻杆打井的各种工况。
4、提环部分
提环为整体式水龙头提环，在 顶驱中是非常重要的承载零部件。 顶驱的总体重量都由提环负担。提 环通过提环销与减速箱相连，上面 吊在游车大钩上。
5、鹅颈管部分
做为辅助电源，通入电源柜。由PLC柜提供三相AC 380V电 源、AC 220V辅助系统电源和控制电源、DC 24V控制电源。
2、传动部分
系统由1台（350T）或2台（450T）变频器一对一拖动电机进 行传动。顶驱主电机各配置一台冷却风机、液压泵电机，冷却 风机和液压泵电机的起停由PLC自动控制。
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
鹅颈管是钻井液的通 道，安装在冲管支架上。鹅 颈管下端与冲管相连，上端 打开后可以进行打捞和测井 等工作。鹅颈管鹅嘴端通过 S型管与水龙带相连，是钻 井液的入口。
6、IBOP装置
内防喷器（Internal Blowout Prevent ,即IBOP ）的作用是：当井内压 力高于钻柱内压力时， 可以通过关闭内防喷器 切断钻柱内部通道，从 而防止井涌或者井喷的 发生。
谢谢
西安宝德自动化股份有限公司
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12、液压源电机
液压源电机给各液压油缸提供动力，使其各机构电磁阀动作，液压源 电机大多都安装在减速箱左下方。
13、平衡油缸
一个顶驱装置由两个平衡油缸组成，安装在提环上部，其主要作用在于 平衡本体重量，功能相当于大钩的补偿弹簧，保护丝扣在上卸扣时不至于 磨损。
14、储器
储能器在液压系统中起着储 存能量、稳定压力、减少功率消 耗、补偿漏渗和缓和冲击力等。
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。
电磁阀控制 液压系统正常运行下，可进行电磁阀操作，完成各种工况。 1.内防喷器 （二位自锁开关） 将【内防喷器】旋钮置于“打开”或“关闭”位置时，内防喷 器打开或关闭，其关闭时司钻箱有状态指示灯亮。在钻井工作方式 下，内防喷器不能被关闭。
2.刹车油缸 （三位选择旋钮） 将【刹车】旋钮置于“自动”位置时，PLC根据顶驱运行模式， 自动控制刹车。顶驱电气系统启动时，在建立实际转矩之后，刹车 自动松开；停车时，当A电机或B电机转速低于3％（3r/min）时，电 磁阀持续得电，刹车夹紧，保持刹车状态。
司钻箱具有钻井所需的基本操作功能。采用西门子ET200M远程模块 ，可以设置顶驱装置的转速、转矩、操作模式及钻井工况所需的各种辅助 操作。司钻电控箱通过Profibus-DP网络连接，实现对系统各装置的远程数 据传输和故障监控，并有故障复位功能
6、画面监控部分
画面监控部分采用西门子OP27显示屏显示当前的钻井状态， 通过CPU的MPI接口连接PLC系统，可以实时显示顶驱的转速、扭 矩及电机的电流和趋势图等。
1、主电机和风机电机系统
两台主电机并排安装在齿轮箱上，电机为双轴伸 结构，下端联结主传动小齿轮，上端联接刹车装置。 每个主电机可以通过变频调速系统无级调速。 主电机 为交流变频专用电机，可承受 6g 的振动。采用牢固的 铸钢机座外壳结构，强度大，减小了电机运行时的振 动。电机绝缘采用 Class F绝缘材料以及 100 ％环氧树 脂的真空压力浸渍，并采用开式脂润滑防磨轴承。 在 主电机的上方装有风冷电机，由功率为 5.5 kW 的隔爆 三相交流异步电机驱动。风机转动后将风从盘式刹车 外壳处的吸风口吸入（该吸风口也是减速箱润滑系统 的热交换器，这样就同时给润滑油散热了）， 通过风 道压至主电机上部的入风口内，然后通过电机内部， 由下部的出风口通过双层金属网排出，从而实现对主 电机的强制风冷。 在主电机内部装有温度传感器，用 于监测和保护主电机。
2、减速箱机构
减速箱在顶驱中是非常重要的部件。该减 速箱采用二级齿轮传动，传动比大，为10.5： 1。两对齿轮均为斜齿轮，传递扭矩大，噪音 低，以适应电机崩扣时大扭矩的要求。减速箱 的润滑系统采用油泵强制润滑。润滑泵为摆线 齿轮结构，可逆式，由一个主电机输出轴驱动 ，正反转都可输出润滑油。
3、主轴
15、液压控制阀组
控制阀组为叠加式集成阀组，安装在本体阀座 上，由防爆电磁阀，双向平衡阀，单向阀，节流阀 ，溢流阀等组成。如图：
各电磁阀油路为：
16、移运架
顶驱系统在发运 中，为了安全和损坏 ，将顶驱的主体机构 安装在移运架上进行 发运。
三、电气部分
电气部分主要由电控房和 CP箱组成。
电控房作为顶驱控制系统的一部分，具有非常重要的作用。电控 房适合钻井工程野外工作条件，和采用适合油田恶劣工况的托撬式 底座，可整体吊运。具有防火、防水、防沙、防腐、防震、保温等 功能。变频器、MCC、过压保护、综合控制等均放置于电控房内， 电控系统主要包括供电部分，传动部分，PLC部分，液压站控制 部分，司钻台操作部分、画面监控部分及空调等。传动部分为变频 传动；控制部分为网络控制方式，网络控制方式采用S7-300 PROFIBUS-DP总线技术；监控部分采用SIEMENS OP 270图形显 示屏进行监控，同时OP270显示屏可对系统进行操作。
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。
3.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
PLC柜柜面布置图
4、液压站控制部分
液压站在司钻箱和HMI均可启停。司钻箱上的【液压泵】 旋钮，控制所选泵的运行。PLC系统正常时，旋至 “启动”位置，将启动液压泵，“液压泵运行”指示 灯亮。扳到“停止”位置，将使液压泵停止运行， “液压泵运行”指示灯熄灭。 同时可通过OP270显示 屏液压站画面中的启停软键来启停液压泵。
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。
4.倾斜油缸 （三位自复位开关）
需要前倾和后倾时，倾斜油缸可以随时前倾和后倾。当【保持/浮动 】旋钮旋至“浮动”位时，吊环回到中位。
5.回转头 （三位自复位） 【回转头正反转】旋钮旋到正转或反转时，回转头可以随时正转或反 转。 6.弹跳油缸 在置于“调试”状态时，将【弹跳油缸】旋钮旋置“上跳”，弹跳 油缸上跳。 在置于“正常”状态时，PLC根据程序自动控制弹跳油缸。在主电 机处于卸扣加扭工作状态时，弹跳油缸运行。
1、供电部分
发电机输送3AC 600V 50Hz电源到电控房。连接到整流
单元，转换为DC 810V输出到直流母线。逆变器工作在该直
流电网上，利用脉冲宽度调制方法（PWM），生成三相频率 可调的供电电源，输出经电抗器到顶驱主电机。同时，600V
交流电经空气开关连接到辅助变压器，转换为380V交流电，
SIEMENS 6SE70/71系列
ABB ACS800系列
3、PLC部分
PLC部分由SITOP电源，CPU模块， ET模块，I/O模块，开关电源 ，端子排组成。实现了对整个VFD房内设备的操作与控制。从VFD房内 各个柜体来的输入信号先进PLC柜的端子排，再进入相应的PLC输入模 块，经程序处理，再经PLC输出模块输出实现操作。PLC柜面板布置图 如下：
回转头上端与减速箱相接 ，独立于主轴运动，其结构见 图所示。回转头的转动是靠液 马达带动大齿轮驱动的，回转 头可以作顺时针、逆时针两个 方向的运动，带动吊环吊卡转 动，以便适应去鼠洞抓取单根 ，以及在主体上移至二层台时 对准钻杆排放架。
9、倾斜机构
由倾斜油缸推动 吊环吊卡作两个方 向的运动，可实现 前倾、后倾，并具 有自动复位功能使 吊环吊卡自动复位 到中位。前倾可伸 向鼠洞或二层台抓 放钻杆；后倾的作 用是使吊卡回位， 最大后倾时使吊卡 离钻台面更远，可 充分利用钻柱进行 钻进。 前倾角度为 30°，后倾角度为 50°。摆动的水平 距离与吊环长度有 关。
顶驱结构及原理
顶驱结构及原理
顶驱结构
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。
顶驱结构及原理
顶驱结构
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。 C.PH-60型管子处理装置 管子处理装置包括 1、整体吊卡 2、安全阀（IBOPS) a.上IBOP安全阀 b.下IBOP安全阀
顶驱结构及原理顶驱操作?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
顶驱结构及原理
顶驱简介
近20年来，顶部驱动钻井装置TDS(TOP DRIVE
DRILLING 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。顶驱自20 世纪80年代初，开始研制，现在已发展为最先进的 整体顶部驱动钻井装置IDS(INTEGRATED TOP DRIVE DRILLING SYSYTEM).全世界目前已有近万台顶部驱 动钻井装置在海上和陆地油田使用，充分显示它的 强大生命力。应当说，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，必将成为21世纪世界钻井机械发展的重要 反向，它符合本世纪钻井自动化的历史潮流。
顶驱操作程序
顶驱操作规程一、下钻作业1) 提升系统将顶驱移动到二层台位置，操作【吊环回转】，将吊环倾斜臂转到二层台井架工指挥所需要的方向。
2) 操作【吊环倾斜】到“前倾”，使吊卡靠近二层台所要下放的钻杆处，井架工将钻杆放置到吊卡中并扣好吊卡门闩。
3) 提升钻柱，同时操作【吊环中位】，这时倾斜油缸处于浮动状态。
4) 下放游车，将所提钻柱与转盘面钻柱对好扣。
用液气大钳旋扣和紧扣。
6) 提升钻柱，起出卡瓦；下放钻柱到井口，坐实在卡瓦上。
7) 松开吊卡，【吊环倾斜】向后稍倾，离开钻杆；上提游车到二层台。
重复上述动作。
二、起钻作业1) 将主轴与钻杆连接丝扣松开后，提升顶驱；操作【吊环倾斜】“前倾”，使吊卡扣入钻杆接头。
2) 提升顶驱，起升到二层台以上；钻台上坐放卡瓦，下放顶驱。
3) 用液压大钳卸扣。
4) 提升顶驱，操作【吊环倾斜】“前倾”，使吊卡靠近二层台，井架工打开吊卡，将钻杆放入立根盒。
5) 操作【吊环中位】，下放顶驱到钻台上接头处。
操作【吊环倾斜】“前倾”，使吊卡扣住钻杆接头。
6) 重复步骤2－5。
三、上扣操作当下钻完毕时，钻柱下端用液气大钳将钻柱的下接头与井下钻柱对接并拧紧后，需将顶驱与钻柱连接准备循环泥浆及旋转钻进。
（钻工将丝扣油涂抹在钻杆母扣上）首先检查操作面板各操作按钮是否处在正常位置，液压源是否已启动，查看指示灯指示状态，就绪灯是否常亮。
1) 旋转【上扣扭矩限定】手轮设定上扣扭矩值。
2) 【旋转方向】开关扳到“正向”位置，【操作选择】开关扳到“旋扣”位置。
此时系统切换到正向旋扣工作方式，系统以固定转速和固定转矩正向旋扣。
3) 当系统保持5kNm输出时，正转方向不动，【操作选择】开关扳到“扭矩”位置时，系统将按照上扣扭矩限定值自动完成上扣工作。
四、卸扣操作1) 确认液压泵运行正常。
通讯正常时，司钻操作台“液压泵运行”指示灯常亮。
2) 操作【回转头锁紧】开关到“锁紧”位置，进行锁紧操作，“回转头锁紧”指示灯亮则表示锁紧操作完成。
顶驱装配知识1
5、人员安全。顶部驱动钻井装置，是钻井机械操作自 动化的标志性产品，终于将钻井工人从繁重的体力劳动中 解救出来。接单根的次数减少了2/3，并且由于其自动化 的程度高，从而大大减少了作业者工作的危险程度，进而 大大降低了事故的发生率。
6、井下安全。在起下钻遇阻、遇卡时， 管子处理装置可以在任何位置相连，开泵 循环，进行立根划眼作业。
目录
1
顶驱简介
2
顶驱装配
3
顶驱安装
4
顶驱的维护与保养
1、什么是顶部驱动钻井系统？
所谓的顶驱，就是可以直接从井 架空间上部直接旋转钻柱，并沿井 架内专用导轨向下送进，完成钻柱 旋转钻进，循环钻井液、接单根、 上卸扣和倒划眼等多种钻井操作的 钻井机械设备。
吊环倾 斜机构
橡胶垫 或木垫
液压站
提环
16、内防喷器功能。起钻时如果有井喷的迹象即可由 司钻遥控钻杆上卸扣装置，迅速实现水龙头与钻杆的连 接，循环钻井液，避免事故的发生。
17、其他优点：采用交流电机驱动，减低维修保养费 用；特别适用于定向井和水平井，因为立根钻进能使 钻杆尽快的通过水平井段的一些横向截面。
3、顶部驱动钻井装置的结构： 顶部驱动钻井装置主要有以下部件和附件组成: 1、水龙头（关键部件）；
装配工艺培训
四川工艺研究所 刘 宾 2014年6月
前言
顶部驱动钻井装置是当今石油钻井的前沿技术与装备， 是近代钻井装备的三大技术成果（交直流变频电驱系统 和井下工具）之一。 顶部驱动钻井系统是20世纪末期，美国、法国、挪威 等国家研制应用的一种新型的钻井系统。现在已成为石 油钻井行业的标准产品。它适用性极广，从2000米到 9000米的井深都可以使用顶部驱动钻井系统；从世界钻 井机械的发展趋势上看，它符合21世纪钻井自动化的历 史潮流。现在，我国赴国外打井的队伍，如果没有安装 该系统将不允许在投标竞争中中标，由此可见，顶部驱 动钻井系统已经到了非用不可的地步。
北石顶驱操作简述
北石顶驱操作规程一、钻井操作：1.确认液压泵运行正常2.将风机打到自动或开位3.选择电机A、A+B或B。
4.选择钻井模式5.设定扭矩给定手轮6.旋转方向选择“正向”7.速度手轮缓慢旋转至需要速度。
二、起下钻作业操作1）下钻作业1，提升系统将顶驱移动到二层台位置，操作【吊环回转】，将吊环倾斜臂转到二层台井架工指挥所需要的方向。
2，操作【吊环倾斜】到“前倾”，使吊卡靠近二层台所要下放的钻杆处，井架工将钻杆放置到吊卡中并扣好吊卡门闩3，操作【吊环倾斜】到“后倾”，大致回到井眼中心后，操作【吊环中位】，这时倾斜油缸处于浮动状态4，提升钻柱，整个站柱回到中位，在这过程中，钻工应用绳索拦住钻柱下端，缓慢释放，以防碰坏钻杆接头5，下放游车，将所提钻柱与转盘面钻柱对好扣，用液气大钳旋扣和紧扣6，提升钻柱，起出卡瓦，下放钻柱到井口，坐实在卡瓦上7，松开吊卡，【吊环倾斜】向后稍倾，离开钻杆，上体游车到二层台。
重复上述动作2）起钻作业1，将主轴与钻杆连接丝扣松开后，提升顶驱：操作【吊环倾斜】“前倾”，使吊卡扣入钻杆接头2，提升顶驱，起升到二层台以上：钻台上坐放卡瓦，下放顶驱3，使用液气大钳卸扣4，提升顶驱，操作【吊环倾斜】到“前倾”，使吊卡靠近二层台，井架工打开吊卡，将钻杆放入立根盒5，操作【吊环中位】，下放顶驱到钻台上接头处，操作【吊环倾斜】“前倾”，使吊卡扣住钻杆接头，6，重复步骤2-5三、顶驱上卸扣操作：1）上扣操作1，确认液压泵运行正常，通讯正常时，司钻操作台液压泵“运行”指示灯长亮。
2，【上扣扭矩限定】手轮缓慢离开零位，设定为需要的扭矩。
3，操作【旋转头锁紧】开关到“锁紧”位置，进行锁紧操作，“旋转头锁紧”指示灯长亮则表示锁紧操作完成。
在进行背钳操作之前，须完成锁紧操作。
4，将【风机】开关扳到“自动”或“开”位5，操作【电机选择】开关到A+B。
6，【旋转方向】开关选择“正向”位置，【操作选择】开关选择“旋扣”模式，此时系统切换到正向旋扣工作方式，系统以固定转速和固定扭矩正向旋扣。
(完整版)顶驱操作规程1
顶驱操作规程一、接立柱钻进接立柱钻进是TDS—11SA系统常用的钻进模式.接立柱钻进程序如下：1、钻完井中立柱，立柱停止旋转（此时背钳在前面)。
2、提起钻柱。
3、坐放卡瓦,使接头处离钻台4 英尺高.4、吊环倾斜打到浮动位。
5、钻井电机开关从正转换到反转.6、停止泥浆循环。
（看泥浆压力表）7、关闭上内防喷器。
(看IBOP灯)8、制动开关设置为开（OFF) 。
9、使用钻井电机，旋出连接扣同时用绞车起升TDS—11SA，或者安装平衡系统，则使用立柱上跳.当钻杆卸扣时，立柆上跳提升顶驱脱离大钩。
10、管子处理器背钳夹紧钻杆。
(夹紧得时候IBOP灯闪一下）11、TDS-11SA模式设置打到扭矩（TORQUE），冲扣。
12、松开扭矩开关（TORQUE)到SPIN位。
13、当接头断开时,TDS—11SA模式返回到钻进（DRILL）。
14、停止立柱上跳工作。
15、后倾吊环倾斜，顶驱保护接头抹丝扣油。
16、提升顶驱离开井口，并把吊环倾斜打到浮动位置。
17、旋转头到合适位置。
起升顶驱到管牌架位置，并倾斜吊环/吊卡到井架工位置。
18、在钻杆接头上涂丝扣油。
19、把立柱扣入吊卡.20、吊环倾斜浮动.21、提升使立柱离开放置区。
22、清洗立柱接头.23、启动钻井电机的开关从反转到正转。
24、启动顶驱开关到对扣（SPIN）模式.25、，使立柱与钻台上的钻杆接头连接。
26、缓慢下放大约2英尺，使顶驱与立柱上部接头对扣连接。
27、用B型大钳夹紧钻杆母接头。
28、缓慢下放接头到轴肩处。
29、启动扭矩（TORQUE)模式，保持大约10秒钟。
上扣扭矩必须预先设置。
观察整个上扣中扭矩表中的读数.30、启动钻进（DRILL）模式。
31、打开B型大钳。
32、打开内防喷器。
33、启动泥浆泵。
34、提升取出卡瓦.35、钻进。
二、接单根钻进通常有两种情况需要采用接单根钻进，一种是新井钻井，井架上没有接好的单根。
另外一种是每30英尺必须进行测斜.吊环倾斜装置将吊卡推倒小鼠洞上方提起单根，这样可保证接单根的安全；提高接单根钻进的速度。
顶驱介绍
使用维护
国际工程公司装备部
主要ห้องสมุดไป่ตู้容
一． 二．
三．
四． 五． 六． 七．
八．
顶驱装置的定义 概述 顶驱装置的主要优点 顶驱装置的分类 顶驱装置的主要技术参数 VARCO顶驱的组成 顶驱的安装调试 顶驱的维护保养
一、顶驱装置的定义
顶部驱动装置（top drive drilling system） 石油钻机用驱动装置，由动力水龙头 和管子处理装置等组成，能驱动钻柱旋 转并具有旋紧或松开钻柱接头的功能， 可以沿导轨上下移动（也可前移）， 完成钻井作业（也可在小鼠洞作业） 的装置。
Chopper Unit截波系统
DC Bus Bars 直流母线
Cables from DC Bus to Chopper Unit 直流母线到截波器的电缆
Chopper Unit 截波系统
Status Lights and Trip Contact 指示灯
Cables from Chopper Unit to Breaking Resistor 截波系统到制动电阻的电缆
780 VDC
Electronics Box 电控箱 CUVC and CBP cards CUVC和CBP卡
PSU2 Board PSU2板
AC Power Source
PLC Profibus Cable PLC总线
Inverter Controller 逆变器
Variable Frequency Drive变频驱动
5、管子处理装置
是顶部驱动装置的重要部 分之一，可以大大提高钻井 作业的自动化程度。 主要部件 背钳 IBOP 倾斜机构 回转机构 吊环 吊卡
6、旋转头/旋转吊环联接环
顶部驱动钻井装置操作规程
顶部驱动钻井装置操作规程由于不同的顶部驱动装置依据使用工况和特别要求设计制造都有相应的不同局部，故针对每一套顶部驱动装置都有不同的操作要求，本规程只对操作程序作出制定，而不针对具体的操作步骤。
一、操作安全须知1、顶部驱动装置的使用，应当由具有相应资格和阅历的人员进展。
在操作前应当认真阅读相应顶驱的操作手册以及相关技术文件。
2、顶驱操作人员及接近系统设备的其他人员，应当承受钻井操作和钻井安全学问的培训，使用手套、服装等适当的防护用品。
二、操作安全提示2.1电气安全操作提示在对设备及其电气系统操作之前，应当留意以下事项：1)电气系统的维护调试应由专业人士进展。
2)应认真阅读《电气手册》、《电气图册》，生疏电气线路图。
3)应当具有专业的工具，做相应的防护。
4)在确认各项工作完成之前，应当拉断电源开关，悬挂“严禁合闸”的标志牌。
5)在拆卸电气连接之前，必需对电线〔电缆〕和接线端子做出标识，以确保能正确地重连接。
6)不要带电修理或撤除任何电气元件及拔插各电缆插头。
7)不要在有可燃气体环境下带电翻开防爆掌握箱或司钻台。
8)在整流器运行或直流母线电压降到安全范围以下〔DC24V〕前，不要试图更换直流母线与逆变器之间的直流保险，否则会危及人身和设备安全。
9)需要对整流器或逆变器或电机修理时，请把主开关在断开位置锁定，以避开错误操作。
10)整流器和逆变器不能用高阻表检测绝缘，否则高测试电压会损坏设备。
11)司钻台在通电时必需保持保护气体压力。
在司钻台保护气体失压时，要尽快恢复压力或停钻并切断司钻台掌握电源。
12)制止解除任何软件和硬件中的安全连锁。
在去除故障后，要尽快恢复功能允许的被旁路连锁。
13)在温度大于40℃，湿度大于95%或有凝露时，在启动空调降温、降湿前不要启动驱动器和其它掌握电源。
14)系统主电源断电半小时以上重上电时，必需确认电气控制柜内无凝露。
15)在潮湿环境下，当电气室温度低于外界环境温度时，制止长期或频繁翻开电控房仓门，否则可能会在电气设备上产生凝露。
石油工程机装备 第四章 顶驱钻井系统(新版11)1
顶驱的主体。
图4-2 是Varco公司额定载 荷6500kN的TDS- 3S型顶驱
大齿轮
小齿轮
主轴
水龙头达-钻井马总成。
图4-2 水龙头—钻井马达总成
整体式水 龙头提环
由水龙头、马达和一级齿轮减速 水龙头 箱组成。 （1）马达：用并励DC马达，立式 驱动主轴。 （2）水龙头：额定载荷6500kN； 盘根盒为快速装卸式，与普通水龙头 轴承 的相同。 （3）气动刹车：在马达轴上端， 快速制动。 （4）减速箱：马达轴下有小齿轮 （Z=18），与主轴上的大齿轮（Z=96 大齿轮 ）相啮合，主轴下方接钻柱。 TDS-3S变速箱是一个单速齿轮减 速装置，减速比5.331。 主轴 （5）主轴：即水龙头的中心管。
第一台顶驱由美国Varco公司
研制（ 82年问世）。
后来，法国、挪威、加拿大、 中国相继研制了顶驱。
5．驱动型式有两种 （1）液马达驱动 （2）电动机驱动 ①AC-SCR-DC顶驱动 ②AC变频f顶驱
(80年代广泛用) (90年代后使用)
顶部驱动
液压顶驱
电动顶驱
直流顶驱
变频顶驱
交流感应变频顶驱
永磁变频顶驱
图4-7 马达支架和导向滑车总成
（5）钻杆上卸扣操作机械化。
（6）立根钻进，提高取岩心质量。
整体式水 龙头提环
三、顶驱系统组成
组成:水龙头-钻井马达总成、 导轨导向滑车总成、上卸扣装置 仅动力有别： 液马达顶驱—液马达；
水龙头
平衡 油缸 气刹车
轴承
直流 马达
AC-SCR-DC顶驱—DC电机；
AC变频顶驱—AC电机。 1.水龙头-钻井马达总成
Clamp 卡箍
Bolts 螺钉 Seal Ring Wing Nut
顶驱安全操作规程
顶部驱动钻井装置安全操作规程（司钻必读)一、基本要求1、对顶驱司控台上各手轮、开关、按钮、指示灯及仪表的作用、含义必须清楚，否则不具备操作顶驱的资格。
（司控台图附后）2、在操作前，应对顶驱司控台上的各手轮、开关、按钮、指示灯及仪表是否正常进行确认。
3、转换开关位置操作要正确;旋转手轮应柔和而缓慢地旋转，避免猛转猛回。
4、上扣扭矩设定钮、钻井扭矩设定钮的扭矩设定值，操作人员未经允许不得私自改动。
二、“钻进"的操作1、将钻井【转速设定】手轮回零，【旋转方向】开关置“停止"位。
2、【电机选择】开关选择顶驱系统电机工作方式（A电机、A＋B 电机或B电机)。
注意：在上／卸扣时一定要选择A＋B即两个电机同时工作状态,在钻井状态下一般应选择两电机同时工作。
3、在【转速设定】零位且系统未运行时，【旋转方向】开关选择“正向”旋转位.4、【操作选择】开关选“钻井”工作方式。
5、慢慢转动【钻井扭矩限定】手轮离开零位，按要求设定扭矩值.6、缓慢转动【转速设定】手轮离开零位,启动钻井电机，调节速度手轮使转速达到工程所需转速进行钻进.7、正常钻井工作方式需要停止时，将【转速设定】手轮回到零位，顶驱会正常降速停车，如【刹车】开关在“自动"位，系统降速后会自动刹车。
注意:①启动主电机前，必须确认刹车状态与钻井扭矩限定值是否正确；启动主电机时，为了确保设备安全，钻井扭矩限定值不宜过高,可在主轴旋转后，增加钻井扭矩限定值。
②使用钻井模式下的“反转"功能时,注意钻井扭矩的限定值，防止钻杆松扣造成事故。
③达到钻井扭矩限定值后，顶驱仍用设定的恒转矩控制方式继续运转，直到转速为零,转矩保持不变。
释放反向扭矩时存在钻具被甩开的危险,操作中必须严格控制钻具反转速度,防止发生事故。
三、“堵转”后的操作当井下负载扭矩大于钻井扭矩限定值时，会发生堵转现象，顶驱装置提供了如下两种方法来释放反扭矩:1、【转速设定】手轮与【刹车】开关不动，保证主电机持续输出扭矩；缓慢减小【钻井扭矩限定】手轮扭矩的限定值，使主电机输出扭矩慢慢减小，钻具缓慢反转，直到手轮扭矩给定值为零,钻具反转速度降为零;松开刹把,提起钻具。
顶部驱动钻井系统ppt课件
（二）顶驱的维护保养
顶驱的润滑和保养 2．液压系统
A．润滑时间表：
描述
进行液压油品分析 更换液压油
更换液压系统滤芯
频率
每6个月一次
一年，或根据油品分析结果 更早进行 每3个月一次
B．每日检查液压油液面。 在加入液压油前， 油嘴附近必须清洁。
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（二）顶驱的维护保养
顶驱的润滑和保养 3．电 机
禁止禁止反复快速反复快速地加速地加速减速减速加速加速减速也就是将手轮快速从减速也就是将手轮快速从最小位置拧向最大位置又从最大位置拧向最小位最小位置拧向最大位置又从最大位置拧向最小位置反复进行这种错误操作除了对顶驱系统的置反复进行这种错误操作除了对顶驱系统的安全运行有害以外导致系统母线过电压和动力制安全运行有害以外导致系统母线过电压和动力制动模块失效动模块失效还可能导致钻具落井事故还可能导致钻具落井事故
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（二）顶驱系统的主要构 成
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（三）顶驱的优点
1．节省接单根时间 顶驱不使用方钻杆，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
顶驱具有使用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，可以大幅度减少起钻总时间。 3．下钻划眼
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（四）中原油田顶驱使用情况
目前中原油田共有顶驱27台， 其中美国Varco交流变频顶驱4台 （TDS－11SA 3台，TDS－10SA 1 台），CANRIG500吨顶驱一台； 加拿大Tesco液压顶驱HMI-500一 台,HMIS-250两台；挪威MH公司 的PTD-500两台。其余为北石500吨 顶驱。所有设备均可以在标准的 43.28米井架内安全运行，TDS－ 10SA提升能力为250吨，其它顶驱 的提升能力均为500吨，而且符合 钻井施工和HSE规范要求，操作简 单、安全、高效。