顶驱与钻机配套的要求
1.   钻机需给顶驱提供三相交流电源接口，电压：600VAC±5%，频率：50H_Z/60H_Z。
2.   在钻井队的配电房内部安装向顶驱单独供电的空气断路器（钻井队配备），空气断路器额定电流等级为1000A。
3.   钻机在天车底面安装悬挂顶驱导轨的吊耳（VARCO顶驱自带或钻机配套时自制），吊耳销孔中心与井口中心的横向距离为30英寸。
4.   在立管一侧距离钻台面83英尺（26.6米）井架上固定游动电缆挂架。
5.   钻机立管升高至73英尺或者22.5米。钻井队负责完成。
6.   井架有效高度（天车底面至钻台面的垂直距离）不小于142英尺（43.3米）。
  
顶驱主要参数
1.  重量                                      27000磅
2.  功率                      （400马力×2）  588千瓦
3． 顶驱外形尺寸：
1550mm× 1420mm × 5480mm
4． 最大钻井扭矩                        37500英尺·磅
5． 最大输出扭矩                        55000英尺·磅
6． 最高转速                                  228转/分
７．提升能力                                  500短吨
8． 刹车扭矩                            35000英尺·磅
9．管子处理器负载                       75000英尺·磅
10.允许使用钻具范围                      3 1/2 ” ~6 5/8”
11．传动比                                    10.5 : 1
VARCO TDS-11S顶驱采用2台电机驱动，电机为交流电动机，跟传统直流电机相比具有体积更小重量轻的优点，也无电流换相装置，维护成本低，防爆等级高，可以用于对天然气井的钻探作业。
注意：在转速为228转/分钟时，不能够达到最大连续扭矩37,500英尺·磅，只能够达到14,500英尺·磅。在114转/分以上，是恒功率调速区间，114转/分以下是恒扭矩调速区间。 
 
顶驱安装注意事项
1．  根据起吊物体重量选择合适的吊具。
2．  顶驱在上部时，调整井架垂直度；顶驱在下部时，调整导轨连接板的连接位置，尽可能保证顶驱主轴对正井口；确保顶驱在上、下移动的全区间顶驱主轴对正井口。
3．  控制房接地棒必须与地表下的水分充分接触，或地表下长度大于1.5米，接地电阻不大于4欧姆。
4．  吊升电缆时，保证最小弯曲半径不小于36英寸，并且使用专用吊具（软绳套或吊带）。
5．  上提电缆必须缓速平稳，避免挂伤、挂断。
6．  司钻操作台的位置必须保证司钻在钻井作业时能够清楚地看到各个仪表。
 
正常作业和操作
一.  钻进
1.   用立柱、单根钻进：
A.   设定钻井扭矩程序：
（1）   转向开关转到正转“FORWARD”位置。
（2）   刹车开关转到“ON”位置。
（3）   模式开关转到“DRILL”位置，稍微旋转调速手轮，调整钻井扭矩电位计旋钮，观察扭矩表达到所需扭矩值。
（4）   将调速手轮旋回“零位”。
（5）   将刹车开关打到“OFF”位置。
B.   用立柱钻进
（1）   将钻柱钻井至钻台面。
（2）   根据钻井工艺需要循环井底。
（3）   将顶驱速度手轮打回“零位”，停止钻具旋转。
（4）   小幅起升顶驱，设置卡瓦卡住钻具。
（5）   转向开关打到“REVERSE”位置。
（6）   停止泥浆循环。
（7）   IBOP开关打到“ON”，关闭IBOP。
（8）   按住背钳按钮，将背钳夹住钻具接头。
（9）   将模式开关打到“TORQUE”位置；当扣松开后，松开模式开关，使开关自动弹回到“SPIN”位置，自动旋扣；再松开背钳按钮。
（10）  将立根上跳开关打到“ON”（如果有该项功能）；小幅提升游车直到顶驱保护接头从钻具中卸出。
（11）  模式开关打回到“DRILL”位置，立柱上跳开关打回到“OFF”位置。
（12）  提升游车至二层台，使用吊环倾斜功能，配合井架工用吊卡扣住一根立柱。
（13）  提升游车，使立柱下端高于井内钻具的上端面；按下顶驱的悬浮按钮，使立柱回复到中位。
（14）  小幅下放游车，将立柱下端导入井内钻具的母扣中。
（15）  用大钳夹打在井内钻具的母接头上，夹紧钻具。
（16）  转向开关打到“FORWARD”位置。
（17）  模式开关打到“SPIN”位置，开始旋扣。
（18）  配合旋扣速度，缓慢下放顶驱，直到旋扣完成。
（19）  小幅下放游车，确保钻具不是处于被拉升状态；将模式开关打到“TORQUE”位置，紧扣到设定的上扣扭矩值。
（20）  确认紧扣后，将模式开关打回到“DRILL”位置。
（21）  松开并移走大钳。
（22）  IBOP开关打到“OFF”位置。
（23）  开启泥浆泵，建立泥浆循环。
（24）  提升游车，取出卡瓦。
（25）  开始钻进。
C.   用单根钻进
（1）   将钻柱钻井至钻台面。
（2）   卸开保护接头与钻具之间的连结。（操作与前面用立柱钻进第2—11项卸扣操作相同）
（3）   小幅的活动游车，使用吊环倾斜功能将吊卡卡住鼠洞内的单根。
（4）   提升游车将单根提出鼠洞。按吊环悬浮按钮使单根回到中位。
（5）   下放游车，将单根的下端导入井内钻具的母接头中。
（6）   用大钳夹紧井内钻具。
（7）   用顶驱“SPIN”功能进行旋扣。
（8）   用顶驱“TORQUE”功能进行紧扣至设定扭矩。
（9）   将模式开关打回到“DRILL”位置，移走大钳，提升游车。
（10）  开启泥将泵，建立泥浆循环。
（11）  提升游车，取出卡瓦。
（12）  开始钻进。
D.   钻井操作注意事项
（1） 手轮不允许快速由零位转到所需转速位置，应缓慢转动手轮到所需要的转速。
（2） 刹车开关的“AUTO”位置是定向钻进时使用的，建议正常钻进时刹车在“OFF”位置。
（3） 当井下堵转时，首先采取的措施是：保持转速手轮不动，保持堵转扭矩，上提、下放顶驱，找到一个能够恢复旋转的位置。如果以上措施不能够恢复旋转，就必须释放堵转扭矩。释放扭矩的办法是：保持转速手轮不动，非常缓慢地将钻井扭矩设定值减小，这样就可以控制钻具缓慢反转，扭矩值也随之减小，直至为零。这时才可以将调速手轮回零位。
（4） 司钻操作台为正压防爆，内放干燥剂除湿；不允许用高压流体冲洗操作台；定期检查司钻操作台内部元气件，避免生锈或接头松动。
（5） 在使用大尺寸钻头打表层或在某段地层出现非顶驱故障原因的剧烈震动时，应该适当降低转速，以避开顶驱共振点，避免顶驱因剧烈震动造成损坏。
2.   定向钻井（导向钻井）作业 
进行定向钻井时，使用井下动力马达给钻头提供动力。因此，钻进时钻具的旋转或不旋转是根据定向井工艺要求来决定的。本部份分为：定向钻井、定向钻井中钻具方位的调整和定向钻井的上、卸扣。
注意:1、 进行定向钻井操作时，根据钻井工艺要求钻具不旋转时，应该将顶驱刹车置于“ON”；在其他定向井工艺过程允许钻具旋转时，刹车均置于“AUTO”位置。
     2、定向作业中顶驱钻井扭矩设置必须大于动力钻具的实际扭矩。如果在复合钻井过程中发现顶驱反转，必须立即加大钻井扭矩的设定值。
     3、当使用井下动力马达钻井时，应保证顶驱刹车扭矩值大于动力马达的最大扭矩输出值，因此需要经常检查刹车是否可靠。
A.  定向钻井 
01.  把钻具和动力马达下到井里至钻头接近井底。
02.  将转向开关置于“FORWARD”。
03.  将模式选择开关置于“SPIN”。
注意: 使用吊环倾斜功能把钻杆导入顶驱喇叭口中（大多数情况下无须使用吊环倾斜功能）。
04.  降低顶驱使钻具接触到保护接头，等待旋扣完成。
05.  把背钳置于钻具接头母扣上，闭合背钳。
06.  将模式选择开关置于“TORQUE”。把扭矩增加到根据丝扣和连接方式所要求的设定扭矩值。 
07.  等待主轴输出扭矩增加到所需要的值，将扣上紧。再将模式选择开关打回“DRILL”位置。
08.  将IBOP置于“ON”，启动泥浆泵。
09.  将顶驱刹车开关置于“ON”。（如果钻井工艺允许钻具旋转，且卡瓦内又没有存储扭矩的情况可以取消该步骤，直接到下一步骤）
10.  提升游车，取出卡瓦。
11.  降低顶驱，将转向开关至于“FORWARD”，开始钻进。
B.  定向钻井中钻具方位的调整
当使用动力马达钻井时，可能需要按所要求的方位调整钻具。此程序假定顶驱高于二层台，且已与钻具连接、并准备好钻进。
01.  将模式选择开关置于“DRILL”，将转向开关置于“FORWARD”。
02.  旋转调速手轮，只打开一个小角度， 缓慢调节钻井扭矩设定电位计，当顶驱的输出扭矩大致同井下动力钻具产生的扭矩相等时，松开刹车，继续调节钻井扭矩设定电位计控制主轴旋转方向。 同时测量井下动力钻具方向。
03.  井下动力钻具方向确定合适以后，立即将主轴“刹车”，将调速手轮旋回零位。
04.  开始钻进。
C.  定向钻井时的上、卸扣
01. 放置卡瓦。将钻具卡在锁住的转盘内。
重要提示: 要保证转盘是锁住的。
02. 松开刹车。
03. 关掉泥浆泵。
04. 观察立管压力计并等待泥浆泵压力降到零。
05. 使用IBOP开关，选择“ON”。
06. 将转向开关置于“REVERSE”。
07. 按下并保持背钳按钮，将模式选择开关置于“TORQUE”，开始卸扣。
08. 当主轴/钻具接头丝扣松开并转动¹/₂圈，松开背钳按钮，打开“立柱上跳”开关，将模式选择开关置于“SPIN”，等待接头彻底卸开。
09. 提升游车使顶驱离开钻具接头丝扣。
注意: 为避免损坏钻具接头的丝扣, 当卸扣时不要让顶驱重量作用在钻具接头丝扣上。
10. 当接头完全卸开时，将模式选择开关置于“DRILL”。
11. 把顶驱提升到足够的高度，使吊卡能够卡住下一根立柱的上部母扣接头。
12. 提起立柱。
注意：建议使用立柱来定向钻进。
13. 提升顶驱直到立柱底部的公扣高于井口钻具的母扣接头。
14. 将转向开关置于“FORWARD”。
15. 将模式选择开关置于“SPIN”。
16. 降低顶驱将立柱的下端导入井内的钻具母扣中。
17. 把大钳置于井口钻具的母扣接头上。
18. 降低顶驱直到立柱上部母扣接头接触到保护接头，等待旋扣完成。
注意: 使用“吊环倾斜”功能把钻杆导入顶驱喇叭口中（大多数情况下无需使用“吊环倾斜”）。
19. 将模式选择开关置于“TORQUE”，直到钻具与钻具和钻具与主轴旋紧。
重要提示： 当两个接口处都拧紧, 大钳夹紧、顶驱停转。顶驱扭矩有可能传递到锁住的转盘上。
20. 将模式开关置于“DRILL”。转向开关置保持在“FORWARD”。
21. 移走大钳。
22. 使用IBOP开关，选择“ON”。
23. 启动泥浆泵。
24. 将刹车闭合（如果钻井工艺允许钻具旋转，且卡瓦内又没有存储扭矩的情况可以取消该步骤，直接到下一步骤）。
25. 提升游车。
26. 取出卡瓦。
重要提示：当钻具升起时存储的钻具扭矩可能使卡瓦转动，故取出卡瓦时要小心。
27. 开始钻进。
定向钻井时有时要求保持钻具的方向，要求上扣、卸扣时也要保持钻具的方向。在上、卸扣时为保持钻具方向，应按照“定向钻井时的上、卸扣”所介绍，必须用卡瓦把钻具锁在转盘里。
重要提示: 在此过程中转盘必须保持被锁住状态。 
建议把钻具的方向做个记号，进行连接时你可监测到钻具中所存储的扭矩是否被释放掉了。
 
二. 接、卸钻具
接、卸钻具操作时，必须事先按规定程序设定好上卸扣扭矩。
开始此程序时先做以下事情：
n 确保驱动系统中已预设合适的扭矩和转速。
n 确保顶驱的保护接头丝扣与钻具丝扣规格相符。
n 在接头上涂抹适当的丝扣油。
接、卸钻具的具体操作程序在前面的“用立柱、单根钻井”中已经讲到，跟前部操作相同，此处不再重复。
重要提示：将顶驱和钻具相接时，应将背钳在钻具接头处夹紧。给顶驱和多个接头同时上扣时，应将大钳扣在卡瓦夹紧的钻具接头上。
三. 起、下钻：
1.  起、下钻时的井控
在大多数情况下，配置顶驱不会对井队已建立的井控程序造成重大改变。应当坚持使用在配置顶驱前已建立好的井控程序。 
只是在起、下钻过程中，钻柱内的井涌（喷）液体控制要考虑使用顶驱所配备的内防喷器。
除此之外，还应配备以下设备： 
n  一个常规的回压凡尔（井队配备）。
n  内防喷器拆卸工具（用来拆卸内防喷器执行机构）。
内防喷器及其执行机构应定期清洗和维护。
重要提示：如果在寒冷环境中工作后长时间关闭泥浆阀，钻井泥浆可能会在顶驱、水龙带和立管中冻结。为避免此情况，将一根空气软管接到顶驱的保护接头上。把顶驱，水龙带和立管中的泥浆吹回到泥浆池里。定期检查此设备以确保它没有结冰。
2.  起、下钻时应使用液压大钳按照标准程序接卸钻具。
3.  可以使用“吊环倾斜功能”协助井架工和钻工排放钻具。但是，不可以超过载荷使用“吊环倾斜功能”（在“倾斜”状态下，吊卡负荷不可以大于1吨）。
4.  起、下钻铤：
钻铤的规格大小不同，有的一个立柱钻铤远远超过1吨。这时，为了保证“倾斜”功能不过载，必须在起、下钻铤时按照以下程序操作。
A.   起钻铤时，卸开扣以后应该先将钻铤下部先拉到立根盒，下放顶驱，使钻铤下部接触到立根盒，然后才可以使用吊环倾斜功能将钻铤上部送到接近井架工的位置。
B.   下钻铤时，则应该在扣好吊卡后将吊环倾斜油缸先复位到“浮动”状态，然后才可以提升钻铤。否则就可能造成吊环倾斜油缸损坏。
5． 起、下钻时如遇井下复杂情况，可以接顶驱循环和采取正、倒划眼措施，加强对顶驱扭矩、转速的监控。
 
 
特殊作业
一.处理卡钻事故
与常规方钻杆钻井系统不同， 当上提或震击卡住的钻具时，顶驱允许有泥浆循环及力矩作用于钻具上。
1.  用顶驱松开卡住的钻具：
A.   把顶驱接在钻具上。
B.   如果可能，尽可能保持泥浆循环。
C.   将模式选择开关置于“DRILL”。
D.   把扭矩设为所需要的值。
E.   将转向开关置于“FORWARD”，旋转调速手轮使顶驱旋转。
F.   上提或下放顶驱，来活动钻具。
G.   持续活动至发现一个解卡点。
H.   当钻具开始转动时，在这个区域小幅上、下活动顶驱。
I.   逐渐增加活动范围直到彻底解卡。
2.  震击
如果使用顶驱不能使钻具解卡，则可以有条件地进行震击作业。
重要提示：震击作业的条件见本手册“使用顶驱时必须避免的操作”第1条。
建议不要在用吊卡悬挂钻具的情况下震击。如果绝对需要通过钻具（例如使用钢丝绳或测井时）进行震击，吊卡必须闭合并断开吊卡液压软管，保证吊卡在震击过程中不会开启。如果使用的是普通吊卡，则应该采取有效措施防止吊卡在震击时开启。
注意:如果需要, 操作震击时可以加上扭矩(当钻具连在顶驱上)。在钻具被施加扭矩的情况下震击，应随时注意检查滑动小车滚轮和扭矩导轨的情况。
A.   确保钻具连在顶驱上。
B.   确认吊卡在钻具上是闭合的。
重要提示: 要直接看到吊卡是闭合的。
C.   如果可能，使泥浆保持循环。
D.   将模式选择开关置于“DDRILL”。
E.   把扭矩设定到所需要的值。
注意: 扭矩值在工作前进行设定。
F.   将转向开关置于“FORWARD”，旋转调速手轮，使顶驱达到设定扭矩。
G.   上、下活动钻具，开始震击。
H.   当钻具开始旋转时，在解卡点的区域小幅上、下活动顶驱。
I.   逐渐增加活动范围，直到彻底解卡。
重要提示：1、在任何震击操作后一定要对顶驱进行震击后检查。
2、如果震击时间超过八小时, 或震击过程非常艰难, 一有机会就应对负载通道进行彻底的检查。
3.  爆炸松扣作业
爆炸松扣作业时，把反转扭矩设为上扣扭矩的 70% 。
注意: 扭矩值在工作前进行设定。 
A.   把钢丝绳工具和炸药放在需要爆炸松扣的连接部位。
B.   将模式选择开关置于“DRILL”。
C.   将转向开关置于“REVERSE”。
D.   缓慢旋转手轮，使扭矩增加到设定值。
E.   缓慢上下活动钻具，将反扭矩传到松扣位置。
注意: 当钻具不再转动时，扭矩达到设定值。如果需要增加扭矩，在旋转钻柱以前调整反向钻进设置。
当你获得所需的反向扭矩或具体转数后，重放炸药。
注意: 在要爆破的地方重置炸药以得到中位重量。这意味着指重表显示器读数与钻具非卡住部分的重量相同。
F.   确定中位重量，然后引爆炸药。
G.   监测指重表显示器和钻具的旋转。
注意： 当钻具松开时，钻柱应自由旋转(反向)。 如果钻具在正确的位置离开，指重表显示器的读数不会有大的改变。
重要提示: 如果指重表显示器的读数下降, 可能是钻具在预期的连接处的上方断开。如发生此事，不要提升。可能需要重新进行对扣连接。在采取进一步的行动之前先对情况进行评估。
H.   为确保钻柱已松开，请确认下列事情:
n  确信钻具反向自由转动。
n  提升顶驱以确信钻具没有卡住。
n  确信施加的反扭矩已释放或者显著降低。
I.   将调速手轮旋回零位，将转向开关置于“OFF”。
J.   根据起、下钻程序继续正常的起、下钻操作。
 
二. 下套管
使用顶驱下套管有以下好处：
n  下套管时连接到顶驱上的灌注工具可以直接提供灌注。
n  吊环倾斜可以用来帮助操作并和套管对扣。
n  由于导轨的扶正作用，一般情况下并不需要使用“吊环倾斜”功能，很容易让上、下套管对中。
使用顶驱下套管注意事项：
n  使用长度大于12英尺的吊环时，不要使用倾斜功能。
n  如果使用9英尺吊环，可以使用“吊环倾斜”功能，但是在从大门坡道提起套管以前，一定首先将“倾斜”设置为“浮动”，然后才可以提升顶驱。
 
三. 注水泥作业
注入水泥时：除非绝对需要，一般不要用顶驱注水泥。注水泥过程会造成顶驱泥浆通道磨损；如果水泥凝固，将对顶驱造成无法弥补的破坏。如果你从顶驱的吊卡上悬挂一水泥头，应确保下列事项：
n  吊环要有足够的长度。
n  吊卡的液压软管要断开连接。
注意：当使用一个导流式水泥头，一些水泥可能会流过主轴和IBOP。水泥注入完成后，必须冲洗主轴和上、下IBOP。活动上、下IBOP。保养IBOP球阀，确保没有水泥驻留在球阀腔内，以保证它们能正常操作。
 
四. 倒大绳
重要提示：进行倒大绳操作时，可以让顶驱悬挂在扭矩轨道上。也可以让固定在转盘中的钻具承受顶驱重量；但是有一点相同：游车、大钩的重量必需悬挂在游车吊链上。
具体做法是：
1.   安装一个吊链或钢丝绳，这个吊链或钢丝绳必须能够承担大钩和游车的全部重量。
注意: 估算这个吊链或钢丝绳的长度，当下放顶驱、大钩和游车，与顶驱连接的钻具用卡瓦卡在转盘内时，吊链或钢丝绳绷紧。 或者当下放顶驱到导轨下部挡块时，吊链应该绷紧，由吊链承担大钩和游车的重量。
2.   让固定在转盘中的钻具承受顶驱重量：（第2和第3中的方式只需采用一种）
当井内有钻具的时候建议采用此种方式来承受顶驱重量，进行倒换大绳。
A.   把顶驱和一根单根（更多钻具当然也没有问题）连接起来。
B.   提升游车，将吊链或者钢丝绳连到游车上，可靠固定；另外一端可靠固定在井架或天车上。
C.   用大钩把顶驱和单根降下来。
D.   把单根从转盘中降下。
注意: 把顶驱降到钻台面，把吊环尽可能向后倾斜。
E.   当游车吊链或者钢丝绳接近绷紧时，停止降低顶驱。
F.   在转盘中放置卡瓦。让大部分重量作用在卡瓦上。
G.   此时才可以开始倒大绳作业。
3.   让顶驱悬挂在扭矩轨道上：（建议井内无钻具时采用这种方式倒换大绳）
A.   提升游车，将吊链或者钢丝绳连到游车上，可靠固定；另外一端可靠固定在井架或天车上。
B.   将顶驱上的活动挡块置于向下定位位置，下放顶驱，顶驱上的活动挡块与导轨下部挡块接触，吊链绷紧。
C.   此时才可以开始倒大绳作业。
4.   吊链或者钢丝绳的两端固定和承受载荷的能力都很重要，必须认真对待，由专业人员负责。
使用顶驱时必须避免的操作
1.   震击是钻井过程中经常使用的解除卡钻的手段之一。考虑到顶驱结构的特殊性（有很多相互连接的部件），震击时在各个连接部件之间会产生很大的拉力，造成连接失效。因此，绝对不允许在井口或接近井口的部位安装震击器进行震击作业。如果必须进行震击作业，震击器离开井口的深度不得小于1500米（或5000英尺）。
2.   在使用长度大于12英尺的吊环进行作业时，不允许使用“吊环倾斜”功能，避免倾斜油缸过载而损坏。在使用9英尺吊环时，也应该避免在吊环倾斜状态下让吊卡承受超过1吨的载荷。
3.   顶驱在钻进过程中，由于井身结构、钻具组合、地层变化等各种原因，会造成横向的振动、纵向振动和扭转振动。这些振动的固有频率不是人为可以控制的，而激振频率有时与顶驱转速相关。所以，为了避免大振幅的振动，必须避免激振频率与固有频率接近，也就是说，应该尽可能避免共振的发生。在振幅比较大的时候，应该尝试降低顶驱转速，避免共振。
4.   在发生堵转时，应该避免将速度、扭矩指令降到零，因为那样可能发生不可能控制的相反方向快速转动，导致顶驱故障和钻井工程事故。这时应该在堵转情况下保持速度、扭矩指令不变，上、下活动钻具，使堵转解除。或者采取将设定扭矩一点一点逐步减小的办法，使发生的相反方向转动得到控制，消除堵转扭矩以后再采取其他措施。
5.   在吊环、吊卡承载的情况下，绝对禁止旋转主轴。因为承载环在载荷作用下，起浮动作用的浮动油缸被压缩，承载环与主轴上的承载卡箍直接接触，此时如果旋转主轴，就会造成承载环与承载卡箍的接触面产生相对运动，从而导致摩擦，进而导致磨损而失效。在操作系统中没有这项保护的互锁功能，操作者应该切记！
6． 在加速、减速时应该避免加速度过大，尽可能小的加速度有利于钻井作业的安全，
同时也有利于顶驱系统的安全运行。特别不允许反复快速地加速→减速→加速→减速（也就是将速度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动模块失效），还可能导致钻具落井事故。
7． 当使用顶驱时，严格禁止使用地面下击器。