设备原理故障性能课程讲义.doc

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平台重要设备的概述

一、概 述
一、海洋钻井平台
海上钻井由于海洋的自然条件不同于陆地，需要建造“海上井场”以便安装钻井设备,储存器材和进行钻井作业，为了开发离海岸较近的海底油藏，为了适应不同的水深和自然条件，出现了多种类型的钻井装置，并不断地向前发展，大大促进了海上钻井的发展。
（一)固定式海上钻井平台
导管架式平台：海上平台大多数是钢管焊接结构，先在井位安放一个在陆地预制的整体导向构架,再沿着它向海底打桩,这个导向架叫导管架,所以这种平台叫导管架式固定平台，它由三部分组成，最上面是二层的工作平台，上层安装钻机，吊车及住房。二层安装着泥浆泵及泥浆池等设备。中部是高出海面6－7米的导管架。下部是打入海底几十米的钢桩，把桩打完后灌注泥凝土，使钢桩与导管架成为一体。
固定式钻井平台一般适用于有工业油流的油田，不适合钻探井，如遇到干井，数千吨的钢材就得白白报废。
混凝土重力型平台:能工作于较深水中，耐海水腐蚀性强，只需注意其由于内外温差所产生的热应力。混凝土平台能依靠其本身巨大重量竖立在质地坚硬的海底。建造时可在有防波的静水区进行，并安装各种设备，占用建筑面积小,甲板面积大,可以作钻、采、储油三种用途的平台，能节约大量的钢材。
（二）移动式海上钻井平台
移动式钻井平台发展很快，先后出现的有：沉垫式、自升式、钻井船、半潜式四种类型。除钻井船外的其它三种统统简称移动平台。
沉垫式平台用于水深不超过30米的范围,它的下部结构是浮箱或浮筒,由浮筒中灌水,就下沉坐在海底进行钻井.把浮筒中的水排出，就能浮出水面进行拖航移拉.
自升式平台，它的上部结构象一艘驳船，可以浮在水面上。它的特点是几条活动的桩脚,钻井位后可让桩脚下降并插入海底,接着再把上部结构升到海面以上一定高度进行钻井.移位时，先让上部结构下降并浮在海面，再把桩脚从海底拔出，然后拖航。自升式钻井平台适用于水深30米至90米。是目前应用最广的一种，海洋现有钻井平台都属于这一类.经改进后的平台除可钻探井外，还可以打多口定向生产井。
自升式平台的主要优点是：应用广泛，造价较低，钻井时是固定的,不受波浪影响,自升式平台的破坏性事故出现较多,而事故大多出现在平台升降或拖航移拉过程中，所以，平台的升降和拖航还应选在较好的气象条件下进行。
适应水深最大的是后来出现的半潜式平台和钻井船，钻井船上布置着钻井设备，把船浮在海面就能钻井,它可以自航，机动性好，对水深的适应能力强，已用于上千米水深的海域.但在钻井时抵抗风浪的能力却不如半潜式钻井平台.
半潜式平台的外形和沉垫式平台相似拖航（或自航）时,浮筒的吃水不大，很象一只船，到井位后便向浮筒内灌水,让下部结构潜入水下（不到海底)，定位后就可以钻井,所以叫半潜式平台.这种平台抵抗风浪的能力比钻井船好，在浅水区有时也可直接坐在海底，这时它又相当于一座沉垫式平台了.
二、海上钻井装置简介
海上钻井的工艺技术与陆地上钻井基本相同，只不过多了一套特殊的井口装置,以便隔离海水。目前的钻井方法主要还是旋转钻井，利用钻头旋转破碎岩石,形成井身；利用钻杆将钻头送到井底；利用顶驱（大钩）、游车、天车、绞车起下钻杆;利用顶驱（转盘及水龙头)或井底钻具带动钻头,钻杆旋转；利用泥浆泵循环泥浆带出井底的岩屑。
原钻井装置按照不同的功能分为八大部件（绞车、井架、天车、游动滑车、大钩、转盘、水龙头及泥浆泵）.现由于安装了顶驱取代了大钩、水龙头、转盘的功能,故平台上无大钩及水龙头.现对钻井装置的进行论述
一、钻井装置的组成
1、起升系统设备
起升系统设备是由绞车、天车、游车、顶驱及钢丝绳等组成。起升系统设备的主要功用是起下钻具、控制钻区送钻、更换钻头和下套管等。有时还要处理井下复杂情况和辅助起升重物.
2、旋转系统设备
旋转系统设备是由顶驱（转盘）和井下钻具（井下动力钻具)钻头等组成。该设备的主要功用是带动井下钻具、钻头旋转、破碎岩石（钻井）及连接起升系统和泥浆循环系统。
3、灌浆循环系统设备
该系统主要是由泥浆泵、地面高压(低汇）管汇、立管、水龙带、泥浆净化、泥浆配制设备及井下钻具、钻头等组成，主要功用是利用泥浆或其它流体冷却钻头，冲洗井底带出岩屑，以利正常钻进。打定向时,在涡轮钻井中以担负着给涡轮钻具传递动力的任务.
4、动力驱动设备
海洋石油钻机全部采用柴油机为动力.平台是五台柴油机带动交流发电机，发出的交流电经过可控硅整流装置变成直流电。这样的驱动称为交—-直流电驱动。使各工作机组实现无级变速，简化了庞大的联动机构。
5、控制系统设备
为了解决指挥各机组协调进行工作，钻机控制系统共分三大部分。即气控系统、机械控制、电控系统。
气控制系统由司钻控制阀,气动离合器、继气器、刹车气缸及其他阀件等组成.
机械控制系统设备有手柄、踏板、杠杆及各种机械离合器。电控制设备有变阻器、电阻器、继电器、录井仪等。整个控制系统的功用是根据钻井工艺的要求,使每台工作机操作时反应迅速。动作准确可靠,便于集中控制和自动记录等。
6、井架和机座
钻机配有塔形井架,承载能力强（负荷630吨）抗风稳定性好.有高大双层底座，上层沿下层的导轨的横向移动，下层沿平台的导轨做纵向移动。便于在一个井位打多口定向井。底座下面能容纳井口装置、安装防喷器、底座上面安装钻井设备、竖放立根。
7、辅助设备
平台上还配有为钻机服务的供气设备;供冷却刹车鼓和磁刹车用的供水系统；钻井时为防止井喷，在井口上装有防喷器设备,另外在钻台上下分别装有供起重用的0.5吨、3吨、5吨气动绞车、以及20吨气动BOP吊。
二、 钻井装置的主要参数定义
1、可钻最大井深
指的是钻机具有的钻井能力和下套管能力.由于钻机功率大，实际起重量较轻,钻速和起钻速度都较快,钻井周期短成本低。
2、最大起重量
指钻机起升系统中大钩允许的静载荷。钻井时可能遇到的较大载荷有以下几种情况。
（1）起下钻具操作时，因钻具重量引起的动载荷形成了大钩的载荷（钻具重量+动载荷）.
(2）井下不正常时,如处理卡钻事故时，上提钻具的拉力远远大于钻具的自重（此拉断载荷为所用钻具钢材的最小屈服强度为限）。
(3)下套管时,按所下套管柱的重量来计算。
（4)处理套管事故时，以上提套管的拉力为计算钻机的最大起重量(计算方法是以套管断裂载荷80%为限)。
3、额定钻柱重量
指的是钻机在可钻最大井深时，所用额定尺寸的钻柱重量形成的大钩静载荷。起重量=钻杆长（m）×每米钻杆重量
4、绞车功率
绞车在起升工作中,绞车用最低速能够起升的额定钻柱重量所需的功率。。
5、转盘开口直径
指的是转台中心孔内径
下面我们就一台设备一台设备的详细说明其工作原理,常见故障和性能参数.
二、钻井设备的原理性能和常见故障
起 升 系 统
起升系统设备是由绞车、天车、游车、顶驱及钢丝绳等组成。
一、钻井绞车
钻井绞车作为起升系统的重要组成部分，实际上就是一台重型卷扬机，公司平台常用的钻井绞车为美国NATIONAL SUPPLY 公司生产的1320—UE钻井绞车,其由两台直流电机直接带动驱动轴，型号中的“UE”表示“一体化电驱动"。1320表示钻井深度为13000~20000英尺（4000～6000米）。
（一)、钻井绞车作用：
1、 起下钻具,下套管。
2、 钻进时控制钻压,送进钻具。
3、 利用猫头上、卸钻具丝扣。
4、 吊升重物和进行其他辅助工作
（二）、1320－UE绞车的组成
钻井绞车分为7个部分
1、 支撑系统：绞车采用钢板焊接的密闭式箱壳座架，两侧壁为主支架用以安装绞车各轴，并构成润滑池，为便于运输,绞车的前后部分可以分开.
前半部分包括：滚筒轴、司钻台、刹车系统、6032涡磁刹车，重25吨.
后半部分包括:驱动轴、主驱动轴、捞砂滚筒（包括钢丝绳）、猫头，重23.5吨。
2、 传动系统：如图1所示由绞车轴,轴承、链轮、链条组成。
3、 控制系统：由三个齿轮式牙嵌离合器、四个气动离合器和一个应急牙嵌离合器，司钻控制台，手柄，踏板,控制阀件等组成.
4、 制动系统：由刹把、刹带等组成的K—54型复式主刹车和6032型涡磁刹车。
5、 卷扬系统：由主滚筒、副滚筒（捞砂滚筒）、上扣、卸扣猫头.
6、 润滑冷却系统：所有链轮、链条采用强制式喷淋润滑，滚动轴承采用锂基润滑,两个刹车毂、涡磁刹车为内冷式水冷却。
7、 安全装置:装有TCB防碰天车装置工作安全可靠.
(三）、技术参数：
1、 钻井深度：13000－20000 英尺
2、 驱动方式:电机驱动 800马力×2
3、 提升档数：4
4、 钢丝绳直径：1— 3/8 英寸
5、 滚筒尺寸:（直径×长度）30×56—1/4.英寸（762×1428。75MM）
6、 刹车型号：K-54
7、 滚筒低速链条：2”四排122节
8、 滚筒高速链条：2”四排102节
9、 猫头传动链条1—1/2”2排88节
10、 传动低速链条1-1/2”6排78节
11、 传动高速链条1—1/2”6排68节
12、 低速离合器：36—C
13、 高速离合器40＊10 DY—A—FLEX
14、 转盘离合器28＊5 1/4DY—A—FLEX
15、 外形尺寸：（长×宽×高）25英尺5英寸×14英尺×9英尺6英寸(8260×4700×2900毫米)
16、 总 重：77660磅 （35吨）
(四)、绞车的基本计算数据
1、快绳的最大拉力
快绳的最大拉力就是当绞车提升钻机最大钻柱重量G公或最大起重量G大时绞车钢丝绳所受的最大拉力。
绞车快绳最大拉力P快max计算公式如下：
P快max＝Q 游/Zη游
式中Q 游-—表示绞车在提升G公或G大时,游动系统钢丝绳所承受的总负荷量：
Q游 = G公（G水）+ W游+ W火+ W水
式中:W游、W大、W水-—游动滑车、大钩、水龙头
Z——有效绳数
η游——游动系统在提升时的效率。 （单轮为0。98）
例：1320-UE钻机，额定负荷940千磅组合式游车大约重9.56吨，游动系统为6×7，游动系统在提升时的效率0。86,求快绳最大拉力是多少?
解：G公=0.45359×940=426.37吨
Q游 = G公+ W游+ W水
=426.37+9.56+2。55=438.48吨
Z=2×6=12
∴ P max=438。48/12×0.86=42.488吨

1320—UE型绞车最大额定负荷
滚筒离合器
低速
高速
传动离合器
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ
总
负
荷
(吨）
有
效
绳
数
8
299
189
123
77
10
365
229
150
93
12
426
268
172
109

2、滚筒的缠绳直径和缠绳总长
缠在滚筒上的一层钢丝绳如果为右旋，其第二层必为右旋,而快绳在拉力作用下，第二层各圈的绳大部分若缠在第一层所形成的槽内，所以,第二层的滚筒直径增加了二倍的AD。
在以d绳为边长的等边三角形ABC中
AD=AB·Sin60°=d绳×31/2/2=Ψd绳
式中： d绳——钢丝绳直径（1—3/8〞=35 mm)
Ψ——绳径修正系数，此时Ψ=0.866mm
根据上式求缠绳直径的通式：
De=D0+ d绳+2（e —1）Ψd绳
式中： D0-—滚筒直径(762 mm)
e—缠绳层数（取4层)
De——任一层缠绳直径、毫米
当下完一根立根，游车在最下位置时，滚筒上还应保留7圈，所以缠绳的总长L为：
L=πDZˊ+ Z l=3。14×(0.726+0.035） ×7+12×27。43
=17.52+329.16=346.68（米）
式中:E——剩余圈数
D—-第一层滚筒直径
Z——有效绳（12股）
l——立根长度
3、快绳速度和大钩速度
由于滚筒直径是变化的，即在滚筒以一定的角度ω旋转的情况下，因滚筒直径的变化,使快绳的速度也有较大变化。
快绳开始速度
V快小＝πD始n筒/60 米/秒
式中：D始——开始缠绳直径
n筒--滚筒转速,转/分
逐层增加直到起完一立根时，快绳速度为
V快大＝πDCn筒 /60 米/秒
因此，快绳的平均速度
V快平＝πD平n筒 /60 米/秒
式中，D平 --滚筒的平均缠绳直径
D平 = (D始+ DC）/2 米
其相应的大钩平均速度
V钩平= V快平/Z ＝πD平n筒 /60Z
必须注意的是,一般所指某档快绳速度或大钩速时，总是指其平均值V快平或V钩平。

1320—UE型绞车滚筒转速与大钩升速
档位
滚筒转速,转/分
大钩升速，米/秒
Ⅰ
高速
135
0。488
低速
85
0.308
Ⅱ
高速
332
1.2
低速
209
0.758
※上表按电机功率1800马力950转/分计算，转动损耗未计在内。根据公式和验算证明得出结论，快车起轻载慢车起重载。
（五）、钻井绞车故障分析
一、 一些常见故障:
故障
原因
排除方法
1．刹车力不平衡
1、平衡梁间隙调整不合适
1、 测量间隙，重新调整平衡梁间隙
2、刹把动作不灵活
1、传动键有拖落现象。
2、各活动部件保养不到位。
1、检查传动部位.
2、保养点加油保养。
3、控制气路漏气
1、 离合器控制阀失灵
2、 绞车电机的惯性刹车的电磁阀损坏
2、 更换阀件。
3、 更换电磁阀.
4、防碰天车刹车缸自动刹死
1、 肘节阀漏气；
2、 电子防碰天车电磁阀漏气
1、检修或更换肘节阀.
2、检修或更换电磁阀
5、刹带有响声
1、刹带弹簧断裂 . 2、刹带后的扶正轮间隙不对或存在问题 。
3、刹带片的固定螺栓松动
1、 更换弹簧。
2、 调整扶正轮间隙
3、 紧固螺栓。
6、上卸扣力矩不足
1、 上卸扣猫头橡胶膜片破损
2、 摩擦片磨损严重
1、 合上气门,观察是否有漏气现象，如漏气则隔膜损坏进行更换
2、 按照规程测量摩擦片间隙，如超标则更换摩擦片
7、低速离合器工作不正常
1、 低速离合器隔膜破损。
2、 摩擦片磨损超标。
3、 气水龙头油封漏气

1、更换膜片。
2、更换摩擦片。
3、 更换油封。
二、游动系统
（一)游动系统组成
钻井装置中天车，游动滑车,用钢丝绳把它们连接起来,叫做钻机的游动系统，又称为复滑轮系统。
天车是固定在井架顶部的定滑轮组,游动滑车（简称游车）是井架内部上下往复运动的动滑轮组。
我们在初中物理课就学过，定滑轮特性是能改变钢丝绳的运动方向，但不能省力。动滑轮的特点是省力，但不能改变钢丝绳的运动方向，在工程上往往要求既能省力，又能改变钢丝绳运动方向，所以常常将定滑轮配合使用。钻机的游动系统及大家所熟悉的各种吊车就是利用这个基本原理构成的起重机械。
游动系统的功用是为了减轻钻井作业中钻井绞车的载荷,使只能负荷十多吨或几十吨重的绞车通过它的作用，能起升和下放百多吨甚至几百吨的钻具。
（二）、天车和游动滑车特性
Q
P
如图1所示，用一根钢丝绳将天车滑轮和游车滑轮连接起来,钢丝绳的死端栓在井架大梁上，活端栓在绞车的滚筒上,，游车下部悬挂重物Q,要使Q提升L高度,则拖力点P要移动12L 的距离

即 QL=12PL
故 P=Q/12 (=Q/Z）
式中Z――为游动系统有效绳数
如果天车为7个滑轮,游车为6个滑轮，则有效绳数为12，那么只需1/12的拉力就能将重物提升到L高度.
以上分析表明：Z越多越省力，但移动的距离越长。因此可选用较小直径的钢丝绳，就能提升较大的载荷.
钻机游动系统选择原则：
1、 起重重力:钢丝绳尺寸和强度一定时，Z越多起重能力越大。
2、 起下钻速度：当滚筒转速一定时，Z越少，大钩起升速度越快.
3、 起升效率：由于钢丝绳和滑轮及滑轮与轴承的摩擦阻力等因素的影响,则Z越少，游动系统起升效率越高。
4、 重量指标：Z越少，则游动系统越轻，结构越简单，但快绳的拉力相应增大，整个绞车重量结构增大。
游动系统的轮系结构表示方法：用游车滑轮数×天车滑轮数,我平台为6×7,表明游车有6个滑轮，天车有7个滑轮
(三）、天车游车的技术规范和结构
天车和游车都是钻机的专用配套设备，同一套钻机，其天车和游车的外形结构和尺寸有所不同，但滑轮和轴承的规范和结构及安装工艺往往相同，滑轮可互相使用.下面是公司常用的天车和游车的技术规范：
1、天车技术规范：
1、 天车型号 760－FA
2、 大 负 荷： 583 T(静负荷）
3、 滑轮槽底直径: 1524毫米 （60英寸）
4、 滑 轮 数: 7个
5、 钢丝绳直径： 1-3/8″；
6、 外形尺寸： 2845×1257×1840 毫米（112×49 1/2×31 3/4英寸)
7、 自 重： 6.525吨 (14500磅）
2、游车技术规范
1、 游车型号： 660H500
2、 最大负荷: 500 T（静负荷）
3、 滑轮外槽底直径： 1524毫米 （60英寸）
4、 滑 轮 数： 6个
5、 钢丝绳直径： 1-3/8″；
6、 外形尺寸: 3073×1699×806 毫米（121×63×31英寸)
7、 自 重: 8。442吨 （18760磅）
3、天车、游车的结构
1）、760－FA型天车结构组成
a、天车底座：它是由两根横工字梁及两根纵向工字梁由螺栓连接的方形结构，两根横梁座在井架天车梁上，两根纵梁中部用钢板加固.
b、天车的七个滑轮总装在一根轴上，轴两端用轴承座将它固定在底座上，为了防止天车轴转动，轴带丝扣的一端用平键固定，为防止天车轴左右移动，轴的一端用园螺母紧固，园螺母压紧轴承座后，又防止了滑轮是轴向串动，园螺母上紧后一个人用手能转动滑轮为宜,园螺母用防松板防松。每个滑轮内装有一副双列圆锥滚子轴承，轴承内园与轴之间为间隙配合,轴承滑轮是通过轴端七个油嘴润滑的。
C、捞砂滑轮：该滑轮装在天车底座一侧横梁的中部，由支架轴、轴承及开槽园螺母等组成.
2）、游车的结构
游车的结构如图,由横梁、两块蛋园形的侧板和滑轮等组成

（三）、钻井用钢丝绳
游动系统的钢丝绳起着悬吊游车顶驱以及传递动力的作用,由于它运动频繁并承受弯曲、扭转、挤压冲击振动等复杂应力的作用,消耗量大,因此，了解它的结构性能，对于正确选择和使用钢丝绳具有重要意义。
一、 钢丝绳的结构和分类
钢丝绳是由相同丝径或相同丝的钢丝围绕一根钢丝先捻成股再由绳股围绕一根绳芯捻成钢丝绳.
钢丝绳的分类方法很多:
1、 按绳芯分： 油浸麻芯、油浸石棉芯、油浸棉纱芯、软钢芯
2、 按钢丝绳捻向分：
A、 同向捻：钢丝的捻向与股的捻向相同，这种钢丝绳柔软,接触面积大,耐磨损，容易打扭,起吊重物时容易旋转。
B、 交互捻：即股中各钢丝的捻向与股的捻向相反，如钢丝左捻成股，右捻成绳的钢丝绳称为左交互捻，而右捻成股,左捻成绳的钢丝绳称为右交互捻，交互捻的钢丝绳的优点是载荷分布较均匀，钢丝强度高，不易纠缠打扭,不易松散，工作安全性高，故适用于吊升机械.
公司常用的钢丝绳为单股绳芯的6×19西鲁式（即外粗式）IPS IWRC，右交互捻，预成型的钢丝绳.其中19表示每股有19根钢丝，包括芯部一根，再中心钢芯的外部包着9根细钢丝,再外面包着9根较粗的钢丝IWRC代表钢丝绳芯部都是一根单独的钢丝绳,钢丝用“IPS”制造，IPS意即“改造犁铧钢”
二、钢丝绳的使用：
1、 倒钢丝绳
钢丝绳在游动系统上的各部分工作不大一样，快绳这一段簌簌高，在滚筒上的缠绕次数最多，在滚筒内侧边钢丝绳换向的那一点，钢丝绳受到的磨损及挤压较严重。起下钻时，天车滑轮的最高点和游车滑轮的最低点，由于受动负荷的影响，负荷最大,则此处的磨损也较大.
所以在钢丝绳使用一段时间后,就要将位置倒换一下。倒钢丝绳时,将死绳端的绳卡松开，从大绳架上放出一段,并将多出的钢丝绳缠绕在滚筒上。但注意
a、 注意倒绳长度，不要将某一磨损点换到另一磨损位置。倒绳长度在20～30米。
b、 如滚筒上钢丝绳过多时,要将倒出的钢丝绳截断.
2、 换钢丝绳
当钢丝绳达到报废标准时应更换钢丝绳。
旋 转 系 统
旋转系统设备是由顶驱（转盘）和井下钻具(井下动力钻具）钻头等组成
一、 顶驱
（一）、顶驱概述
在顶驱出现以前，利用转盘、方钻杆传动补心方钻杆进行钻井作业是多年来的钻井业的工业标准，几十年来，司钻们一直用转盘,方钻杆、大钳、绞车、猫头等进行接单根和接头的连接，直到顶部驱动钻井系统的出现.
顶驱取代了原来转盘、大钩和水龙头的功能，同时增加93英尺的立柱钻进功能，省去常规单根钻井中三分之二的连接时间.同时提供其他各种功能.
公司常用的顶驱为Varco/BJ生产的IDS综合钻井系统。其工作流程为：
顶部有一个垂直安装的GE752大扭矩直流电机给IDS提供动力。而电机轴是空心的,中间安装了泥浆循环用的冲管。IDS 主轴作为主输出轴起驱动钻杆的作用.电机输出轴与变速比6：1的星形齿轮箱成直线连接,主轴通过上下考克及方保与钻杆连接。
管子处理装置可在游车的任何位置进行连接或卸钻柱，它还可以完成管子提升，以及用电机接、卸立柱.
反扭矩臂总成是钻井装置的组成部分,整个总成安装在井架的扭矩管上垂直移动，在作业期间，扭矩管总成克服了电机扭矩，扭矩通过两侧连接件传到井架.扭矩管是一个悬挂在井架顶部天车下部和钻机上部的组合构件。
内防喷器（IBOP）阀连到主轴端部，司钻可在游车的任何位置遥控关闭，开启上考克，而下考可可以手动关闭.
液力供应回路个IDS提供液压油和压缩空气。供电回路提供直流电和控制电流.
(二）、顶驱作用
1. 通过顶驱鹅颈管，泥浆经过顶驱主体输入钻具。
2. 顶驱可在游动系统所处的任意位置，带动钻具旋转。
3. 具有接钻井立柱钻进的功能。
4. 具有小鼠洞接单根的功能。
5. 具有顶驱在任意高度与钻具上卸扣的能力。
6. 可遥控开关考克，以便处理井下事故。
7. 具有保持吊卡位置的功能，以便于架工进行接立柱操作.
8. 具有平衡功能，确保卸扣时，保护丝扣。
9. 具有刹车功能，以保证用涡轮钻具造斜工作的正常进行。
（三）、顶驱的组成
A、游动滑车
B、钻井装置总成
1. 钻井电机总成
2. 单速行星变速箱
3. 旋转头
4. 水龙头
5. 托架总成与扭矩管
6. 平衡系统
C、带延长吸入管的冷却风机
D、PH-60管子处理装置
E、350-TON BNC钻杆吊卡
F、吊卡吊环
G、IDS 控制系统
H．回路环
I、井架电力终端接线箱
（四）、技术参数
1、钻井马达输出功率:1000 马力
2、连续扭矩：34000英尺磅
3、额定转速:155 RPM
4、瞬时扭矩:38700英尺磅.1400 安培（上扣)
5、马达刹车扭矩：38700英尺磅
6、鼓风机功率:20马力
7、鼓风机风量：2800 CFM
8、鼓风机转速:2780转/分
9、管子处理器卸扣扭矩:60000 英尺磅
10、液压泵排量： 30-35 加仑/分
11、PH—60D 液压工作压力:3000 磅/英寸2
12、气源压力：90 磅/英寸2
13、水龙带:3英寸（76.2毫米）
(五)、顶驱故障分析
（一） 平衡系统的故障
故障现象
可能的原因
处理方法
该系统不工作或保持压力
流量控制阀关闭，
检查流量控制阀
液压缸活塞密封损坏
更换密封
部件或软管渗透
更换管线
阀件损坏或发卡
清洗或更换阀件
液压缸收缩到头
压力调整太高
调整压力至合适值。

（二） 钻井装置总成
A:电机刹车故障
故障现象
原因分析
处理方法
刹车不能控制
液压油没有
检查进油路是否有油
电磁阀不动作
检查电流，检查机械操作情况。
刹车片被润滑油污染，磨损或烧坏
检查刹车片，必要更换
刹车不松脱
电磁阀发卡
清洗阀件或更换
液压返回管堵塞
疏通管线

B：齿轮箱问题
故障现象
原因分析
处理方法
从下部密封漏油
下部齿轮箱密封干燥或受损
中速下运转检查渗漏是否消失
齿轮箱密封由于顶驱的水平存放而位移
如问题存在，更换齿轮箱密封，检验并调整齿轮箱端部游隙
由于侧向载荷过大，主轴出现侧隙
当开关上考克时，总是存在着阻塞,建议调整齿轮箱游隙
从上部轴承垫圈中渗油
油位太高
调整油位
使用的润滑油不对
更换合适油
齿轮箱温度过高
油位太低或太高
调整油位
使用的润滑油不对
更换合适油
超温开关或指示器出故障
根据需要修理或更换
（三）PH—60 管子处理器
A、排出扭矩钳的故障
故障现象
可能的原因
处理方法
工具不能正常循环
顺序阀失调
重新调整
供液和回液软管接错
正确连接管线
快速接头连接的不合适
检查快速接头,保证管路畅通
平衡阀的针阀打开
关闭针阀
提升阀或调压阀出故障
检查阀件的密封是否受损，或阀件是否发卡，必要时更换
阀件不当或安装不对
更换阀件
动力装置不工作
保证液压装置工作正常
电磁阀不转换
检查电是否正常，检查阀件活动情况,进行清洗
工具上升，夹紧循环,但开关释放时，仍夹住管子
平衡阀上的流量控制阀阻塞或不起作用
在电磁阀动作时拆开管线检查流量
先导阀脏了
如流量无问题，侧拆开先导阀的端盖，清洗并润滑。
快速接头连接的不合适
如先导阀无问题,则检查管路是否通畅,
液压阀不动作
修或更换
保护接头卸开而不是钻具接头卸开
保护接头上扣扭矩不足
按照要求上扣,达到要求扭矩
扭矩钳牙板断裂或钻管有划痕
阀件未调整好
按照程序重新调整
扭矩钳牙板磨损
更换扭矩钳牙板
上扣扭矩过大
如上扣扭矩超过60000FTB则要用大钳卸,按照要求扭矩上扣
当拆开扭矩钳固定螺栓时，牙板座和牙板座螺栓受损
保护接头的长度不合适或机加工不合适
保护接头长度太长，接头台肩的长度不应大于51/2”并切应有适当的到角
扭矩钳不能提起
提升缸活塞漏油
更换提升缸活塞密封
阀块中油路旁通
检查阀块
B、安全考克的故障
故障现象
可能的原因
处理方法
安全阀渗漏
内部部件磨损
检查冲蚀或损坏的部件，需要时修理更换部件
驱动器失调
检查电路是否虚接

检查阀件动作是否正常,如有需要润滑和调整
转动时振动过大或颤动
驱动器调节杆弯曲或变形
检查驱动器外壳的调整情况和曲柄总成的操作
调节滚轮磨损
更换滚轮
C、排除倾斜吊环的故障
故障现象
可能的原因
处理方法
不倾斜
电磁阀不动作
检查电路是否正常，检查阀件动作情况,必要时清洗或更换阀件
不能到达小鼠洞
调整不当
清洗链环，如需要，缩短
收缩缓慢或不动
快速放气阀不工作
清洗或更换阀件
电磁阀在空档中粘卡，快速排放口上保存压力
修理或更换阀件,检查快速放气阀。
D、管子处理器平衡管汇的故障
故障现象
可能的原因
处理方法
上考克不能全部打开或关闭
驱动器气缸失调
检查驱动器气缸的调节情况.
调节滚轮不转
检查滚轮
曲柄总成固定螺栓松动
检查螺栓上紧情况
当不按开关而动力装置接通时，管子处理器上升并被夹住
快速接头连接的不合适
检查管路连接情况，并检查管路是否畅通
电磁阀停止或不能正常工作
断开电磁阀至阀块的管线,如有液体，说明电磁阀有问题
如阀件粘卡，则要进行清洗,并根据需要修理或更换
先导阀粘卡
如流量无问题，侧拆开先导阀的端盖，清洗并润滑
考克驱动器保持关闭或打开的位置
线路出故障或松动
检查通向开关和电磁阀的电路是否虚接
没有空气或空气供给的不合适
检查气源，至少必须有90PSI 的压力
曲柄总成,驱动器或气缸粘死
检查曲柄总成,驱动器或气缸，根据需要修理
电磁阀在打开位置或在中间的位置粘死
检查电磁阀看其是否在打开位置或在中心位置粘死

二、转盘
转盘在顶驱为出现前旋转钻井法中必不可少的设备，它为钻井装置中旋转系统提供动力。实际上它是一个减速增扭装置把电机传来的水平旋转运动变为垂直旋转运动。现在平台上使用很少，主要完井时用和作一些辅助作业。
（一）、用途
1、 在旋转钻井法中用来传递扭矩,带动钻具钻进。
2、 在起下钻过程中悬挂钻具及辅助上卸钻具丝扣。
3、 在定向井作业时用来承受反扭矩。
4、 协助下套管作业。
5、 协助处理井下事故。
（二）、技术规范
型 号 C—375
开口直径: 37— 1/2″
最大负荷： 650T
伞齿轮传动比: 3.6：1
外形尺寸： 95-3/4″×70—3/4″×45″
重量： 14775磅
惯性刹车 18CB500
电机 GE752
电机功率： 800 HP
三、 转盘的结构
转盘的结构如图，主要由转盘体转台、大小伞齿轮、推力轴承、止退轴承、高速轴、滚柱轴承、双列滚子轴承锁紧装置、补芯等组成。

灌浆循环系统设备
该系统主要是由泥浆泵、地面高压(低汇)管汇、立管、水龙带、泥浆净化、泥浆配制设备及井下钻具、钻头等组成，主要功用是利用泥浆或其它流体冷却钻头,冲洗井底带出岩屑，以利正常钻进。打定向时，在涡轮钻井中以担负着给涡轮钻具传递动力的任务.
泥浆泵和泥浆循环系统是钻井装置的重要组成部分，使钻井液从地面注入钻柱到达钻具,再由钻头水眼喷向井底，后经井眼或套管与钻柱之间的环形空间返回地面从而形成循环。
一、 循环钻井液的目的：
1、 清洗井底，旋转钻头钻井不论对地层进行剪切和碾压，都要求一个清洁的被钻表面,如岩屑不是边形成边清除,钻头就会发生泥包，最后使钻柱不能旋转。通常是靠从钻头喷嘴喷出的循环液体来清洗井底,高速的液体冲击井底，产生涡流，将钻屑从地层切削面上清洗。
2、 冷却钻头和润滑钻杆
钻井时钻头以50～100转 /分的转速旋转，同时还要承受很大的钻压，这样使起在切削地层时产生大量热量，如不对其进行冷却，势必回加速钻头磨损。
3、 输送钻屑到地面
当循环的钻井液沿着井眼环形空间上行时，它将岩屑,砂子和岩石颗粒带出井外。
4、 支撑井壁:具有适宜特性的泥浆能够支撑柱地层压力，否则该地层将塌陷入井，还有钻井液或泥浆象灰浆一样粘住井壁，从而能支撑住原本趋于坍塌或松散的井壁.
5、 防止地层流体进入井内，被钻地层的天然气油或水可能会超过井内的循环液柱压力，一旦发生这种情况，地层液体就会进入井内，除非在地面对液柱加压或采用更重的循环泥浆，以得到对井底的足够压力，从而克服地层压力。
6、 为井下动力钻具提供动力.
二、 泥浆泵
（一）泥浆泵简介
泥浆泵是旋转钻井法泥浆循环系统的关键设备.本节介绍的泥浆泵为卧式三缸单作用往复活塞泵,由宝鸡石油机械厂仿制NATION SUPPLY 公司的FB－1600型泥浆泵生产的。由动力端和液力端两大部分组成，动力端用来传递动力和转换运动方式及速度，为液力端提供合适的动力;液力端用来将机械能转变为液体内能，以输送泥浆，其型式为F型。具有结构先进，体积小使用可靠易于维护保养等优点，
工作时两台GE752直流电机通过链条齿轮串动，带动曲柄连杆十子头作直线往复运动，十子头透过中心拉杆以及活塞杆与活塞相连。当活塞作直线往复运动时，通过上水凡尔和排出凡尔，使机械能转变为液体内能。
（二）、技术参数：
1、生产厂家: 中国宝鸡石油机械厂
2、设备型号： F—1600
3、额定输入功率： 1180马力
4、额定冲数： 120 冲/分钟
5、冲程长度： 304。8毫米(12英寸)
6、齿轮型式： 人字齿
7、齿轮传动比： 4。206：1
8、吸入口联接尺寸： 305 mm(12 英寸)
9、排出口联接尺寸： 130法兰 (5英寸）
10、阀腔尺寸: API-7”
11、驱动方式: 直流电机驱动 800马力×2
12、最大工作压力: 34.4 兆帕
13、额定压力： 25兆帕(7英寸缸套）
14、排 量： 41。51升/秒（7英寸缸套)
15、重 量： 37.70吨
（三）、性能参数：
F-1600泥浆泵性能参数

泥浆泵故障分析
（四）、常见故障判断：
A、液力端常见故障
故障故障
可能原因
排除方法
压力表的压力下降，排量减小或完全不排泥浆
1、上水管线密封不严密，空气进入泵内。
2、吸入滤网堵死
4、 拧紧上水管线法兰螺栓或更换垫片
5、 停泵、清除吸入滤网杂物
液体排出不均匀有忽大忽小的冲击，压力表指针摆动幅度大
1、一个活塞或一个阀磨损严重或者已经损坏。
2、泵缸内进空气
4、 更换已坏活塞检查阀有无损坏及卡死现象
5、 检查上水管线及阀盖是否严密
缸套处有剧烈的敲击声
1、 活塞螺母松动
2、 缸套压盖松动
3、吸入不良，产生水击
1、拧紧活塞螺母
2、拧紧缸套压盖
3、检查吸入不良的原因
阀盖、缸盖及缸套密封处报警孔漏泥浆
1、 阀盖、缸盖未上紧
2、 密封圈损坏
1、上紧阀盖、缸盖
2、更换密封圈
排出空气包充不进气或充气后很快泄漏
1、 充气接头堵死.
2、 空气包胶囊已破
3、 针型阀密封不严
1、 清除接头内的杂物
2、 更换胶囊
3、 修理或更换针型阀
电机负荷大
排出滤网堵塞
清洗滤网
B、动力端故障
故障现象
可能原因
排除方法
轴承高热
1、 油管或油孔堵死
2、 润滑油太脏或变质
3、 滚动轴承磨损或损坏
4、 润滑油过多或过少
1、 气力清理油管及油孔
2、 更换新油
3、 修理或更换轴承
4、 使润滑油适量
动力端有敲击声
1、 十字头导板已严重磨损
2、 轴承磨损
3、 导板松动
4、 液力端油水击现象
1、 调整间隙或更换已磨损的导板。
2、 更换轴承
3、 上紧导板
4、 改善吸入性能

三、泥浆净化设备
钻井平台上配有完整的泥浆净化设备.主要由3台振动筛、除泥器、除气器、离心机组成
（一） 、振动筛

泥浆振动筛是泥浆第一步粗处理设备（现在还有除泥器）,将直径在0。1mm以上的颗粒除去。振动筛的常见结构：电动机经皮带带动偏心轴高速转动,由于偏心旋转时产生强大的离心力作用于弹性振子，使固定在框架的筛网以较高的频率振动，筛出泥浆较大的沙粒。
现平台所用的振动筛采用电机轴直接带动偏心轮固定在框架上产生振动，减少设备维护。
筛网的目数是指从钢丝的中心算起在纵向或横向上每一英寸内的孔眼数。API对筛网的标记方法是：纵向和横向上的目数，纵向和横向上的开孔大小（微米)以及开孔面积的百分数。例如 API80 X 80（178 X 178,32．4)这样的标记表示：筛网是正方形80