淺談科威特鉆井現場VARCO頂驅故障處理策略

鐘坤祥

摘 要：隨著石油鉆井的發展，在出國的石油鉆探項目中頂驅已經成為一種不可或缺的重要設備，其中最為普遍的就是VARCO頂驅。但是，石油鉆井環境惡劣，偏遠，設備故障頻發，需要現場技術人員深入研究各種設備故障，制定一套較為完善的解決策略，以最快時間解決恢復鉆井工作，確保較高的日費率。

關鍵詞：頂驅；故障；解決策略

頂驅的全稱為頂部驅動鉆井裝置TDS（TOP DRIVE SYSTEM），該裝置可起下28M立柱，減少了鉆井時三分之一的上卸扣操作，可在不影響現有設備的條件下提供比轉盤更大的旋轉動力，可以連續起下鉆、循環、旋轉和下套管，還可以使被卡鉆桿倒劃眼。優越性無需多說，但作為一種集機、電、液為一體的自動化設備，在出現故障的情況下需要更為精通的技術人員處理相關故障，下面僅對在科威特現場出現的頂驅故障及其處理進行總結：

1電控故障引起的頂驅問題及解決策略

（1）變頻器故障引起頂驅控制失靈的解決策略：變頻器的主要故障集中在過流F002、F006、F015、F023、F051、F053、F035。①F002、F011為過流故障，當出現缺相、短路（冬季油路遇阻時）都會出現過流，還有就是扭矩過大，處理井下復雜情況時可能出現，出現時釋放扭矩或者重啟變頻器等操作；②F006直流母線電壓過高，電壓高于1020V，鉆具遇卡；③F015、F051、F053編碼器故障，有可能是編碼器線路損壞或編碼器出故障，典型現象，當轉動主軸時，無轉速，振動，高扭拒，剎車燈不亮，應急解決辦法：打開旁通開關；④F023逆變器超溫，空調或風機不工作，對于小變頻器按P復位，對于大變頻器按RESET鍵復位或柜子中PMU的P鍵；⑤F025、F026、F027缺相，對于小變頻器按P復位，對于大變頻器按RESET鍵復位或柜子中PMU的P鍵；⑥F035外部故障，動力剎車（能耗制動），使頂驅控制房主電源斷路器CBM跳閘，而且也容易出現VDC上的急停開關被人誤動作，當判斷了其他故障仍沒有解決F035故障，可以把DB Chopper 拆下來檢查內部是否有損壞，如果沒有明顯短路故障，可以短接Chopper下端子4#、5#端子。

（2）PLC故障引起頂驅控制失靈的解決策略：搬家后頂驅主變頻器系統無法啟動，檢查發現PLC出現SF故障顯示，PLC無法正常工作，使頂驅主變頻器無法工作，后又出現BATF故障。先對所有的通訊線路、通訊終端電阻、接線頭等部份進行檢查，重新上電后PLC的SF故障消失，系統仍無法工作。后在停電狀態下將PLC閃存卡（儲存卡）拔下來，再上電，將RAM內部程序清零；停電，插入閃存卡，重新上電，系統恢復正常。對于SF故障而言，現場首先需要做的事就是對系統斷電后，重新啟動一次，如果故障依然存在，就對PLC的RAM程序進行清零，重新上載閃存卡中的程序。如果故障仍存在，就應重點檢查硬件。每一模塊都有自己的工作狀態指示，如果模塊都沒有故障指示，請重點檢查通訊線、通訊終端及電阻開關位置、接頭情況等；再就是更換CPU等硬件，直到故障排除。

（3）輔助動力線出現問題導致控制錯誤的解決策略：主要是出現電纜內部導線相互間短路和導線斷路，造成風機或液壓泵電機不能正常工作，使小變頻器出現F011故障跳閘，司控臺出現低風壓、低油壓報警，小變頻器復位后又會再次跳閘。現場都采用了備用線替換短路或斷路的導線解決電纜問題。

2機械液壓故障引起的頂驅問題及其解決策略

（1）旋轉頭隨主軸旋轉，旋轉頭浮動液缸不工作：根據旋轉頭的工作原理判斷，該現象出現的可能原因是密封損壞、液缸上部的潤滑脂溢流閥失效、液壓系統壓力過低等，但經過現場檢修發現，根本原因是密封損壞，需要更換原裝密封后旋轉頭正常工作；

（2）平衡系統故障的解決策略：主要分為平衡系統不起作用和立柱上跳無效兩種現象，根據相關現象主要可能原因有液缸損壞或密封泄露、電磁閥SV9未打開、溢流閥打不開、蓄能器予充壓力低、PCC打不開、系統無壓力，現場出現過這種故障，大部分原因都是壓力問題和密封泄露問題，調整相關壓力及更換密封后問題解決；

（3）吊環傾斜液缸故障解決策略：該故障主要現象有吊環不傾斜或不同步、吊環達不到鼠洞或不能回歸井口中心、卸載后吊環晃蕩等，根據相關現象主要原因有吊環夾子調整不準確、液缸密封失效、溢流閥壓力超出范圍或有雜質、液缸問題或者電磁閥不換向等原因，根據現場出現的故障結合，主要原因大部分都是電磁閥雜質或者密封墊出問題導致的控制失靈，清洗電磁閥及更換密封墊后問題解決；

（4）內防噴器液缸故障解決策略；該故障主要現象有安全閥泄露、旋轉時震動或顫動、液缸不能啟動等，主要原因有內部磨損或啟動器不正常工作、連桿或啟動滑套磨損過大、凸輪滾珠磨損、減壓閥堵塞、蓄能器無充能活未充壓力，該故障在現場出現較多，調整好相關壓力及更換相關磨損件后問題解決；

（5）止動銷液缸和夾緊液缸的故障解決策略：該故障主要現象是止動銷不嚙合、夾緊液缸不活動、止動銷嚙合但夾緊液缸不活動等，主要原因有電磁閥不工作或液流閥未調整、正常壓力變化顯示管線或止動銷液缸失效、液缸中無壓力或壓力降低、液缸損壞、控制閥不工作、B5和C5壓力變化顯示閥件的問題，該故障在溫度較高的科威特出現比較頻繁，調整相關閥件及壓力后故障解決；

（6）交流鉆井電機剎車系統的故障解決策略：該故障主要現象有剎車片不松開、剎車片松開但仍拖動、打開開關后剎車動作遲緩等，主要原因方向閥阻塞、管線被擠壓、油壓達不到1400psi、液壓油被污染或減壓閥有問題等，現象出現該故障時大部分原因集中在這三點，清理方向閥或者更換被污染的液壓油或者更換被擠壓管線后系統正常。

總而言之，在現代石油鉆井中，頂驅的廣泛使用已經成為一種標配，不斷提高現場專業技術人員的工作技能是關鍵，畢竟大部分頂驅廠家的控制原理差別不大，需要舉一反三，隨時準備好處理頂驅出現的各種故障。在這種機、電、液為一體的裝置中，故障往往不是一個原因引起的，需要結合多方面的因素進行考慮，全面完善對設備的認知，在出現故障的同時耐心處理，解決故障。

參考文獻：

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