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TDS-11SA顶部驱动钻井系统培训目录前言第一章概述第一节什么是顶部驱动装置第二节TDS-11SA顶驱技术参数第三节顶部驱动装置的优越性第二章顶部驱动装置组成结构第一节水龙头-钻井电机总成第二节滑动架和导轨第三节管子处理器第四节液压和气压控制系统第五节平衡系统第六节动力系统和控制系统第三章顶部驱动钻井装置操作过程•前言•20世纪80年代研制的顶部驱动钻井系统（TOPDRIVEDRILLINGSYSTEM），众所周知明显提高了钻井作业速度和效率，尤其是深井、复杂井。能及时避免和控制事故的发生，提高了井口工人的安全，减轻了工人的劳动强度，已被国内外石油界专家广泛认可和接受，已成为石油钻井先进装备的代表。顶驱在不断更新换代（VARCOTDS，CANRIG1050E），截止两千年五月底，在中国已经有23个油田和科研部门拥有100台以上顶部驱动钻井系统（其中VARCO顶驱65台，CANRIG顶驱15台，TESCO顶驱16台，NATIONAL顶驱6台以上，还有其它类型顶驱）。•纵观世界石油行业装备的发展趋势，为适应各种复杂情况和钻井实现自动化的需求，顶部驱动钻井系统的利用势在必行。它已成为当今钻井装备精良与否、配置水平高低、自动化程度如何的标志，是开拓国内外钻井市场的必备条件。第一章概述第一节顶部驱动装置简介一、什么是顶部驱动装置顶部驱动装置是美国、法国、挪威近20年来相继研制成功、正在推广应用的一种顶部驱动钻井系统。延续近百年的转盘钻井方式，为世界的石油立下了历史性的巨大功劳，但也有两个突出的矛盾未能得到有效的解决。其一，由于起下钻不能及时实现循环和旋转功能，遇上复杂地层，或是岩屑沉淀，往往造成卡钻。卡钻成了长期困扰钻井工程技术的问题，我国近千台钻机，每年因卡钻造成的损失数以万计。其二，由于常规钻机在钻进中依靠转盘带动方钻杆旋转送进，方钻杆的长度限制了钻进深度，故每次只能接单根，因而费工费时效率低，劳动强度大。而所谓的顶部驱动，则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工艺操作。由于取消了方钻杆，无论是在钻进过程中，还是在起下钻过程中，钻柱可以保持钻井液循环。因而，由于各种原因引起的遇卡遇阻事故可以得到及时有效的控制和处理。同时，可以进行立根钻进，大大提高了纯钻进时间，钻井实验表明：这种系统可节省钻井时间20%-25%。随着顶部驱动钻井装置在世界范围内钻机上的大批应用，生产顶部驱动钻井装置的厂家也由当初的美国、挪威扩展到法国、加拿大等4个国家的7家公司。之后，中国、英国也加入到顶部驱动装置的生产行列。总之，顶部驱动钻井系统是当今石油钻井自动化中的前沿技术与装备，用于钻斜井、钻高难度的定向井时效果尤为显著。第二节TDS-11SA顶驱技术参数TDS-11SA顶驱技术参数本顶驱为：交流（AC-SCR-AC）变频感应电动机驱动交流驱动的优点：1、较高的扭矩范围和更宽的转速范围2、维护费用低3、零转速时的扭矩高，且可以有效制动4、安全性好5、更小的整体尺寸和更轻的重量6、精确的速度和扭矩控制顶驱部分:重量:12.3T高度:17.8英尺(5.4米)电源要求:700千伏安575—600V50/60Hz功率:800马力(588Kw)连续输扭矩:37500英尺.磅(588Kw)间隙输出扭矩:55000英尺.磅提升重量:500T管子处理器部分:类型:PH-50(55000英尺.磅)钻井电机部分:功率:800马力(2X400马力)变频器部分:类型:西门子(800HP600VAC)电机刹车:液压盘式刹车电机冷却系统:方式:强制风冷电机功率:2X5马力(2X3.7Kw)电机转速:3600rpm变速箱部分:类型:单速,斜齿双级减速减速比:10.5:1变速箱润滑系统:类型:强制润滑油量:15加仑(57l)完全内循环齿轮油类型:EP级液压系统:功率:10马力(7Kw)交流电机流量:6GPM(27l/min变量泵)4GPM(18l/min定量泵)油量:25加仑(95L)液压油类型:矿物液压油变频房:尺寸:125.4×84.0×91.2重量:9.500磅电源:600VAC,50/60Hz或750VDC第三节顶部驱动装置的优越性在当今竞争的市场中，不论是打水平井，还是垂直井，提高生产率、降低每口井的钻井成本、获得经济效益是一个先决条件。而顶驱之所以能被整个钻井界所认可和接受，正是由于它具备了这些条件。与常规钻机相比具有除了上述的不用方钻杆拥有的优点之外，还具有一些特定的优点。1、减少了接单根的时间2、倒划眼防止卡钻3、下钻划眼4、节省定向钻井时间5、人员安全6、上扣、卸扣扭矩得到控制7、井控安全8、取心9、下套管此外还具有便于维修，使用灵活，拆卸方便节约泥浆等优点。第二章顶部驱动装置结构•1、水龙头—钻井电机总成；•2、电机冷却系统；•3、滑动架和导轨；•4、管子处理器•5、液压系统；•6、平衡系统；•7、动力系统和控制系统。第一节水龙头--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、电机冷却系统一、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控制。二、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。传动箱总成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。三、整体式水龙头总成整体式水龙头的功能是整个钻井装置功能的集合。四、电机冷却系统系统电机冷却系统为风冷式。TDS-11SA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。第二节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。一、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。二、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。第三节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。上卸扣装置具有在井架任意高度卸扣。钻进时，钻杆上卸扣装置固定不动，不防碍钻柱的起下。钻井电机通过主轴、内防喷器和保护接头将扭矩传给钻柱，驱动钻柱旋转。当使用钻杆吊卡起下钻时，吊环配接器将提升载荷转移到主轴上。第四节液压控制系统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。第五节平衡系统平衡系统总成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。TDS-11SA和IDS-1顶驱的平衡系统包括两个相同的液缸，上端与整体式水龙头的提环相连接，下端或者与大钩耳环连接，或者直接连接到游车上。第六节动力系统和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。一、发电机或柴油机组目前国内配备的动力主要为底特律的3512菜油发电机或卡特比勒的菜油发电机，一般为600V的交流电。二、变频器或（SCR房）用于操作顶部驱动钻井电机和辅助系统，由下列三大部分组成：1、整流器和电容器部分整流器和电容器部分将传来的三相交流电转换成直流电并储存在电容器中，以供电力设备使用。2、电力模块电力模块的功能是将直流电转换成一组脉冲组成的输出波形。通过控制每个脉冲的时间，使传给交流电机的电压以交流正弦波出现。3、控制部分控制部分监测钻井电机的运转情况，接收顶驱控制系统转速、扭矩极限信号和辅助系统的控制信号，以及控制电力模块的起动电路和控制辅助系统。控制核心为变频器的电子电路板和PLC（可编程控制器）三、供电线路供电线路由动力电缆和包含辅助交流电机、传感器和启动器（电磁阀）控制用的复合电缆组成。供电线路连接方式为接插件或单线连接，安装和拆卸方便。四、司钻控制台司钻台配备有司钻控制顶部驱动装置的下列部分：1、手轮控制；2、扭矩控制仪表；3、转速显示仪表；4、开关和按钮；5、指示灯。第三章顶部驱动钻井装置操作过程接立柱接单根倒划眼司钻台