常见石油钻机顶驱系统故障诊断与排除
油田钻井设备常出现的故障及解决策略
油田钻井设备常出现的故障及解决策略摘要：油田企业在不断发展过程中，只有确保钻井设备的高效、稳定、安全运转，才能为各项井下作业活动的开展提供保障。
一旦钻井设备出现故障，不仅会延长完井期限，同时还会降低作业质量，威胁工作人员的生命安全，特别是传动设备、钻井泵、悬吊装置等设备，都会对施工人员生命安全造成威胁。
鉴于上述，对相关钻井设备进行定期保养和故障检查很有必要。
关键词：油田钻井；设备故障引言：毋庸置疑，钻井设备的高效运转是钻井团队高规格、高效率做好各项机械作业的先决条件，钻井设备的故障势必妨碍钻井任务的顺利开展，拖延完井期限，特别是悬吊装置、钻井泵和传动设备等出现故障，会引致生产现场的人身安全。
本文通过论述油田钻井机械设备常出现的故障及原因，系统阐明解除故障的科学策略。
1.油田企业钻井设备常见故障分析第一，退化性故障，该类故障一般表现为设备老化、变质、脱落以及磨损等等，严重影响着井下作业的顺利开展。
第二，设备自身的性能故障，因电机设备应用时间的不断延长，其绝缘性能也会随之下降，同时由于散热功能不佳，会导致电机设备自身温度快速上升，甚至还会超出标准温度，降低电机的防潮性能。
第三，损坏性故障，该类故障主要是指钻井设备产生挤压、龟裂、焚毁、腐蚀、开裂等问题，最终导致其性能丧失。
第四，失调性故障，一般是由压力不平衡所导致，压力过高或过低，间隙或大或小等等。
2.油田钻井设备产生故障的主要原因首先，油田属于大型的能源储备基地，其在不断发展过程中，钻井设备是至关重要的机械设备和生产工具，若缺乏完善维护和管理机制，势必会导致设备性能的每况愈下。
纵观当前实际发展现状，发现我国很多油田企业在发展过程中均未建立完善可行的设备保养和维修制度，同时也缺乏事后调查与监督，导致设备维修工作远远跟不上实际的生产需求。
此外，在生产实践过程中，很多团队对于设备产生的问题都是视而不见，未能进行及时的调整和维修，导致设备应用年限大幅度缩短；其次，厂家关于设备故障所提供的方法欠佳，例如，在开展钻井作业的过程中出现绞车滚轮一端无法正常润滑、钻进转盘倾斜角度有失标准等问题等，从而也在无形中降低了设备的性能和质量。
石油钻井设备维修手册
石油钻井设备维修手册一、引言在石油钻井行业中，钻井设备的维修和保养是至关重要的一环。
本手册旨在为操作人员提供详尽的维修指南，以确保钻井设备的高效运行和安全生产。
本手册将着重介绍常见的石油钻井设备故障和维修方法。
二、常见故障与维修方法1. 钻机井口消防设备故障钻机井口消防设备是保证钻机操作安全的重要设备，常见故障包括喷雾装置不工作、灭火器压力不足等。
对于喷雾装置不工作的情况，应首先检查喷嘴是否堵塞，然后检查泵的连接情况。
对于灭火器压力不足的情况，应尽快更换或充气。
2. 钻头故障钻头是钻井作业中最常见的易损部件之一。
常见故障包括钻头磨损、断裂等。
在钻头磨损的情况下，应根据磨损情况及时更换，以免影响钻井效率。
而对于钻头断裂的情况，应检查是否存在过大的冲击力，及时更换并进行相关检测分析。
3. 井口电气设备故障井口电气设备的正常运行对于钻井作业的顺利进行至关重要。
常见故障包括电线老化、连接松动等。
在遇到电线老化的情况下，应及时更换以防火灾的发生。
对于连接松动的情况，应重新固定连接件，确保设备的安全可靠性。
4. 钻井液循环系统故障钻井液循环系统是维持钻井正常运行的重要系统之一。
常见故障包括泵失效、管道堵塞等。
对于泵失效的情况，应检查泵的电源和管路连接情况，并及时更换故障泵。
而对于管道堵塞的情况，应采取适当的清洗方法，确保液体畅通流动。
5. 驱动系统故障驱动系统是钻井设备核心部件之一，常见故障包括传动带磨损、传动轴断裂等。
在传动带磨损的情况下，应定期检查并更换磨损部件。
对于传动轴断裂的情况，应首先检查原因，并进行适当修复或更换。
三、维修安全注意事项1. 维修前应切断电源或停止机械运行；2. 遵守相关操作规程和安全操作规范；3. 佩戴个人防护装备，确保人身安全；4. 使用专用工具，严禁私自改造或替代；5. 维修结束后，进行设备的检测和测试，确保故障消除。
结语本手册详尽地介绍了常见的石油钻井设备故障和维修方法，旨在为操作人员提供准确可靠的参考，以保证钻井设备的高效运行和安全生产。
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。
石油钻井机械设备故障分析与维修措施
石油钻井机械设备故障分析与维修措施摘要：石油钻井机械设备是石油勘探、开发过程中不可或缺的重要设备，它直接影响石油勘探、开发的成本、效率、安全和质量，因此做好石油钻井机械设备故障分析与维修工作十分重要。
本文深入分析了故障成因，并提出了有针对性的措施,可以有效地提升维修工作质量，保证钻井作业的顺利进行。
关键词：钻井机械设备；故障分析；维修措施众所周知，石油对于任何国家而言都是一种非常重要的资源和能源，影响国民经济发展。
石油勘探、开发常在野外进行，环境十分恶劣。
为了保证石油开采的产量和质量，必须要依靠各种类型的石油钻井机械设备，而这些设备在实际使用过程中受到各种因素的影响，会发生故障而降低石油开采效率，增加生产成本。
于是对石油钻井机械设备的维护管理工作就显得尤为重要。
这就需要我们认真总结分析故障成因，制定科学合理的维修措施，提前预判，尽量将故障消除在萌芽状态，以保证石油钻井机械设备运行的安全性和稳定性，进而提高石油开采效率和工程质量。
1石油钻井机械设备故障维修的重要性1.1保障钻井作业正常运行石油钻井机械设备故障会导致生产计划延误，增加生产成本，进而损失经济效益。
因此，及时发现钻井机械设备故障并提高维修效率对保障钻井作业正常运行具有十分重要的作用，应引起现场维护人员高度重视。
1.2提高钻井机械设备的使用寿命石油钻井机械设备是高精度、高负荷、高强度的设备，长期运行过程中，由于磨损、腐蚀、疲劳等因素的影响，使得钻井机械设备容易出现故障，严重影响设备的使用寿命。
及时发现并处理钻井机械设备故障，可以避免故障扩大化，提高设备的使用寿命，延长设备的使用周期，减少设备更新和维修成本。
1.3保障作业人员的人身安全石油钻井机械设备的运行涉及到高温、高压、高速等危险因素，出现故障时，将直接威胁到作业人员的人身安全。
及时发现并处理故障可以保障作业人员的人身安全，避免事故的发生，降低事故处理的成本和影响。
1.4提高企业的竞争力石油钻井机械设备的正常运行不仅关乎到企业的经济效益和生产效率，还直接影响到企业的声誉和竞争力。
石油钻机遇到的故障2
石油钻机遇到的问题整流模块（DSU）：1．OETL连接直流正负时，铜排接反，造成直流正负短接。
结果：损坏整流模块（DSU 例如：ACS800-704-0910-7）注：合上整流后，禁止操作OETL开关。
2．DSSB控制板报“EM.STOP/OTHER FAULT”故障:有可能模块内部电路板出现问题，所涉及到的电路板有DSMB-01C和DSAB-01C。
一般情况是DSMB-01C出现问题。
解决办法：按复位按钮，操作开关打到“START”位置，启动DSU。
如果故障还存在，再按复位按钮，如果故障不能消除，请联系ABB。
3．DSSB控制板报“SUPPLY MISSING”故障：解决办法：按复位按钮，操作开关打到“START”位置，启动DSU。
如果故障还存在，再按复位按钮，如果故障不能消除，察看DSU模块上的指示灯，以确定DSU柜体中的某个模块出现问题。
然后在不带电的情况下，检查进线侧的熔断器是否正常导通。
如果熔断器都正常，有可能是DSU模块内部的DSAB-01C存在问题，请联系ABB。
4．如果DSSB板报“EXT. FAULT”，检查数字输入状态。
DSSB控制板的7-8端子，1：外部故障，DSU跳闸。
0：没有外部故障。
5．如果操作开关打到“START”后，无任何显示：有可能DSU模块出现问题，检查DSU 的整流桥。
晶闸管-二极管整流器的主电路：（U1.1、V1.1、W1.1、U1.2、V1.2和W1.2为六相交流输入端; “+”和“-”为直流的正负端）举一个测量方法，用万用表二极管档进行测量：1）当万用表的正表笔连接直流“+”，负表笔依次分别连接U1.1、V1.1、W1.1、U1.2、V1.2和W1.2，测量的正常结果是“OL”2）当万用表的负表笔连接直流“+”，正表笔依次分别连接U1.1、V1.1、W1.1、U1.2、V1.2和W1.2，测量的正常结果是“OL”3）当万用表的正表笔连接直流“-”，负表笔依次分别连接U1.1、V1.1、W1.1、U1.2、V1.2和W1.2，测量的正常结果会显示一个零点几伏的电压值（例如0.4V左右）4）当万用表的负表笔连接直流“-”，正表笔依次分别连接U1.1、V1.1、W1.1、U1.2、V1.2和W1.2，测量的正常结果是“OL”注：如果模块内部带负荷开关的DSU ，检测时需要合上负荷开关：如果DSU 内部带接触器，只能打开DSU 模块的前盖进行检测。
石油钻采机械设备常见故障和防治对策分析
机械设备维修工作，可借助相关辅助设备，避免因维修工作流程 不完善而影响石油钻采机械设备完整性[1]。此外，从石油企业经 济效益角度分析，还需注重石油钻采机械设备合理采购或租赁， 避免在机械设备方面积压费用，在日常应用环节中也需重视石油 钻采机械设备维护及管理，使石油钻采机械设备运行状态在可控 制范围内，有效降低石油钻采机械设备故障发生率。
工业与信息化
TECHNOLOGY AND INFORMATION
石油钻采机械设备常见故障和防治对策分析
苏会 中国石油集团渤海石油装备制造有限公司辽河钻釆装备分公司 辽宁 盘锦 124010
摘 要 钻采机械设备是石油开采工作重要设施之一，并发挥着重要作用，基于新时代背景下，石油企业重视机械 设备引进与应用，针对工作内容及要求不同，合理选择机械设备，提升石油开采工作效率与质量。为避免石油钻采 机械设备在使用阶段发生故障问题，还需专业化技术人员注重日常维护与管理，可在维护及管理阶段全面掌握石油 钻采机械设备运行状态，及时解决设备安全隐患，对故障零件及时更换，均能为石油开采工作提供基础保障，从而 满足石油开采工作需求。 关键词 石油钻采机械设备；故障；防治
2 石油钻采机械设备防治策略 2.1 加大石油钻采机械设备管理力度，降低设备故障发生率 考虑到石油工作开采进度及效率，还需加大石油钻采机械
设备管理力度，能够在管理阶段及时发现设备存在的安全隐患 及故障，由专业化技术人员对设备故障检测，准确找到设备故 障位置，采取科学措施合理解决。以此为基础，开展石油钻采
1.2 机械设备运转故障 石油钻采机械设备运行故障影响因素之一，是因为工作人 员操作不准确、不规范，使设备运行过程中自身系统出现故障 问题，影响工作进度的同时，还存一定安全隐患，对现场技术 人员、施工人员等生命安全造成威胁。影响因素二，石油开采 现场环境因素影响，工作人员对石油钻采机械设备进行长时间 的使用，使石油钻采机械设备超负荷运行，以此情况下，一旦 石油钻采机械设备发生故障，将需要对石油钻采机械设备进行 整体性修复，所花费的费用也比较高，增加成本费用，影响石 油企业经济效益。同时，还会因为石油钻采机械设备不具备修 复价值，导致设备被直接淘汰，浪费石油企业经济效益。影响 因素三，石油钻采机械设备自身问题，因功能、使用性能等待 完善，经过现场使用才发现石油钻采机械设备故障问题，阻碍 石油开采工作进展。
顶驱旋转头工作原理和常见故障分析
顶驱旋转头工作原理和常见故障分析发表时间：2020-12-22T08:09:19.221Z 来源：《建筑细部》2020年第25期作者：税理中吴枝国彭耀武吴德庆薛程[导读] 顶驱旋转头作为顶驱设备中极其关键的一部分，由于其内部存在液压油道，所以其既可以具备自动悬浮的能力，同时还可以经液压通道作用于井控、背钳等系统，以此来实现顶驱运行中的各种液压动作，从而为钻井施工效率和质量的提升提供有效保障。
华东石油工程公司江苏省南京市 210019摘要：顶驱旋转头作为顶驱设备中极其关键的一部分，由于其内部存在液压油道，所以其既可以具备自动悬浮的能力，同时还可以经液压通道作用于井控、背钳等系统，以此来实现顶驱运行中的各种液压动作，从而为钻井施工效率和质量的提升提供有效保障。
然而其在具体运行使用中，仍然会出现一些故障和问题，这就会严重影响顶驱系统的正常运行，所以文章结合V ARCO顶驱旋转头，先分析了旋转头的工作原理，然后又对其在日常运行中的故障以及处理措施进行了分析和研究，以供参考。
关键词：顶驱系统；旋转头；工作原理；故障；处理措施1顶驱旋转头结构介绍1.1旋转机构V ARCO顶驱旋转头结构组成主要包括各种连接适配器、齿轮盘、活塞环、各种密封、防尘圈、传动轴座、液压接头、黄油油道、黄油泄压阀等相关部件。
1.2旋转油腔在连接适配器上设置有多导连续凹槽，并且每道凹槽都会安装旋转密封，这样相邻两道旋转密封和传动轴座就可以组成一个密闭空间，也就是旋转油腔，在顶驱旋转头中共存在9个。
同时传动轴座壁厚内沿处还设置有相应的深的油道，同时传动轴座外表面还设置有相应的出油孔，并与旋转油腔相连接。
在运行过程中，液压油会经上部液压接头进入旋转轴座内的油道，然后再由旋转油腔、出油孔进入内部油道，之后再由下部液压接头最终将液压油送至管子处理器来进行液压操作的执行[1]。
1.3悬浮机构旋转头悬浮机构主要分为4部分，连接适配器、传动轴座、齿轮盘和活塞环，这4个部分能够组成一个环形空间，然后再通过密封圈及旋转密封来开展进一步的密封，形成悬浮油腔。
钻井泵常见故障判断与排除
一钻 40538
中国石油渤海钻探
基本结构
动力端
液力端
一钻 40538
中国石油渤海钻探
液力端常见故障
排出压力偏 低 排出压力波动大
上水管蠕动大 液缸刺漏泥浆 活塞寿命短 液力端异常响声
一钻 40538
中国石油渤海钻探
原因
阀体 阀座刺坏 泵阀弹簧软
注 意
一钻 40538
中国石油渤海钻探
原因分析
保险阀
喷淋泵
定
缸
位
套
销
活
损
塞
坏
刺
阀 件 冻 死 锈
管 线 污 堵
皮 带 断
叶 轮 掉
死
一钻 40538井泵的几个方面讲解了一些常 见故障表现形式和常规排除方法，而现场出 现的问题远远不止这些。这就需要我们日常 工作中认真总结全面分析，从而更好的使用
一钻 40538
中国石油渤海钻探
十字头导板松动 十字头轴销松脱
曲轴出现裂纹 曲轴支撑轴座固定螺栓松动
一钻 40538
中国石油渤海钻探
保险阀不起作用或过度灵敏
冷却水没有或压力低
一钻 40538
中国石油渤海钻探
时 所 用 缸 套 的 额 定 工 作 压 力
保 险 阀 定 压 时 不 要 超 过 泵 当
中国石油渤海钻探
钻井泵常见故障判断与排 除
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1.水龙头-钻井电机总成
水龙头-钻井电机总成是顶部驱动装置的主体 部件，主要由以下部件组成：
(1)钻井电机和制动器； (2)齿轮箱（变速箱）； (3)整体式水龙头； (4)电机冷却系统。
倾斜装置由两个液缸 组成，液缸上端与旋 转吊环配接器通过销 子相连，下端与吊卡 吊环通过耳板销子相 连。
(4)内防喷阀； 管子处理器中的内防喷器的控制阀是一个球形、
全尺寸、内部通的安全阀。在下部第二个手动阀可以 辅助进行井控。两个球阀的直径均为6-7/8英寸，工 作压力为105MP。从司钻台上一个电磁阀按扭遥控 上部的内防喷器的打开和关闭。
三
常见石油钻机 顶驱系统故障
诊断与排除
(一)
顶驱系统的结构 与
工作原理
顶驱系统的结构组成
• 不同类型的顶部驱动钻井系统虽然其驱动 形式和制造厂家不同，但1SA顶驱为例简述顶部驱动 钻井装置的基本结构组成。
• 顶部驱动钻井装置主 要包括下列主要总成 及部件：
2.滑动架和导轨
顶部驱动装置通过安装在箱体上的滑动架沿着 导轨上下垂直移动，完成钻井作业。
(1)滑动架 (2)导轨
(1)滑动架
滑动架上安装有导向轮或导
向滑轨，可以支撑整个顶驱的重 量。
(2)导轨
导轨悬挂在天车架上并一直 延伸到离钻台大约7英尺高。导 轨与一个安装在井架下部离钻台 10-15英尺高的扭矩反作用梁连 接。通过导轨平衡由传动箱驱动 钻杆时产生的扭矩。
控制。
(2)齿轮箱（变速箱）
传动箱总成把由钻井电机产生的动能传递
到钻杆。传动箱内部是一个齿轮减速系统，传 动箱箱体为传动齿轮和轴承提供了一个密封的 润滑油池。
TDS-11SA顶驱传动箱和水龙头总成内部 是一个单级双减速齿轮系统，从电机到主轴的 减速比为10.5:1。轴承和齿轮由一个安装在箱 体上的油泵强制润滑。一个低速液压马达驱动 油泵，过滤后的润滑油通过主支撑轴承、扶正 轴承、小齿轮和复合齿轮轴承及齿轮的齿面连 续循环。油热交换是空冷式，传动箱上安装有 油位指示器可监视油面高度。
Link-Tilt Assembly 吊环倾斜总成
Lower IBOP Valve 下防喷器
Back-Up Clamp 背钳
Adjustable Stabbing Guide
喇叭口
Rotating Link Adapter 旋转头
Upper IBOP & Accumulator Assembly 上防喷器和其驱动 装置
常见的顶驱导轨分为分段式、 折叠式和固定式导轨三种。
3.管子处理器
管子处理器为顶部驱动装置提供了提放 28m长立柱、并用钻井电机上卸立柱扣的能力。 它由以下重要部分组成：
(1)旋转吊环配接器； (2)背钳总成； (3)吊环倾斜装置； (4)内防喷阀； (5)吊卡吊环和钻杆吊卡。
Powered Elevator Positioner (360º) 360º旋转头定位
(4)电机冷却系统
电机冷却系统为风冷式。TDS11SA的电机冷却系统为一就地 吸气式的离心鼓风机，配备有两 台安装在钻井电机顶部的5马力 的交流电机。冷却系统经过制动 器与电机的接合面吸进空气，经 过刚性气道将空气排送到每台钻 井电机顶部的风口。冷却空气然 后通过开放型电机内部，最后从 底部的百叶窗排出。
(3)整体式水龙头
整体式水龙头的功能是整个钻井装 置功能的集合。水龙头主止推轴承位于 大齿圈上方的变速箱内部，上部台阶坐 于主止推轴承上以支撑钻柱负荷。主轴 和鹅颈管之间有一个标准冲管盘根总成， 这样就可以使钻柱旋转。冲管盘根总成 由电机罩体支撑并同齿轮箱相连，以支 撑水平支撑。合金钢水龙头提环联结在 本体上，可以相对于水龙头变速箱作垂 直方向的短行程，构成一个整体的平衡 系统。
(5) 钻杆吊卡。 钻杆吊卡悬挂在安装 在旋转吊环配接器上 的长孔吊环上。吊环 倾斜装置摆动吊卡可 以提起钻杆。
4.液压和气压控制系统
TDS-11SA顶驱的液压系 统是一个自备循环的系统。一个 10马力、1800转的交流电机驱 动两个液压泵为液压系统供能。 其中一个定量泵驱动润滑油系统 马达，一个变量泵为交流钻井电 机制动、旋转头、遥控防喷器、 吊环倾斜装置和平衡系统提供液 压动力。
(1)钻井电机和制动器
TDS-11SA顶驱的动力为两台 400马力交流感应钻井电机。电机垂 直安装在传动齿轮箱箱盖上。电机有 一个双端轴，轴下端安装传动小齿轮， 轴上端安装制动器。电机顶部安装有 一个液压盘式制动器，通过制动器外 盖可以很容易检查和维护制动器。在 定向作业中，盘式制动器还可以辅助 钻柱定向。制动器由司钻控制台遥控
(2)背钳总成； 顶驱的背钳悬挂于旋转吊环配接器上，扭矩平
衡架支撑着背钳。它在保护短节的下轴节的底部， 由一对钻杆引鞋和夹紧液缸组成，在钻柱与保护短 节连接时用于夹紧钻柱接头。背钳本体安装在扭矩 平衡架上，在钻杆上卸扣时可以上下移动并平衡上 卸扣时产生的扭矩。
(3)吊环倾斜装置； 顶驱的双向吊环
5.平衡系统
平衡系统是顶部驱动 钻井装置极具特色的设备 之一。它的主要作用是防 止上卸接头扣时螺纹的损 坏，其次是在卸扣时可以 帮助公扣接头从母扣接头 中弹出。
6.动力&控制系统
顶部驱动钻井装置的动力系统为整套设备提供 了所有的能源，控制系统为司钻提供了一个控制台， 通过控制台实现对顶部驱动钻井装置自身的控制。
Torque Arrester Frame 背钳臂
350T - 108” Elevator Links 350T - 108” 吊卡吊环 350 or 500T Elevators 吊卡
(1)旋转吊环配接器； 旋转吊环配接器在
管子处理器的上部，是 一个环形装置。在起升 或吊环倾斜装置定位、 管子处理器围绕钻杆旋 转时，保证了液压或气 路管汇的连通。同时， 旋转吊环配接器也为吊 环倾斜装置、扭矩背钳 液缸、内防喷阀液缸提 供了安装的位置。