ZJ50DB15钻机操作手册

1、ZJ50/3150DBZJ50/3150DB15 15钻机 钻机 操操 作作 手手 册册 前前 言言 ZJ50/3150DB15钻机是宝鸡石油机械有限责任公司根据委内瑞拉 PDVSA 的要求，按 照双方签署的ZJ50/3150DB 钻机技术协议 ，并根据中华人民共和国石油天然气行业 标准 SY/T 5609石油钻机型式与基本参数标准和相关的 API 规范设计制造的。可满 足在使用 114.3mm(4 1/2)钻杆时勘探和开发 5000m（16，404ft）井深的石油及天 然气钻井的需要。 为了使有关操作人员熟悉和掌握该钻机设备的使用，本操作手册对该钻机设备配套、 安装、调试及操作作了全面概括的

2、介绍。在使用该钻机设备之前，使用该钻机设备的管 理人员、技术人员和操作者除应仔细阅读本说明书外，还必须仔细阅读该钻机设备配套 的全部的使用说明书和相关技术资料，了解并熟悉所有的细节，此外还要具备相应的安 全操作知识和技能。 在使用和操作该钻机设备期间，人员的安全始终是绝对重要的！ 本钻机随机附带了完整的技术文件提供给本钻机设备的购买者及使用者作为管理和 使用等方面的指导资料。任何人不得以任何方式进行复制，也不得提供给第三方，否则 对所产生的后果要负法律责任。 本说明书虽经详细的审校，但仍可能有不妥之处，敬请指正。 安全准则安全准则 以下列出了与 ZJ50/3150DB15钻机设备密切相关的安全

3、预防措施。这些安全预防措 施在使用说明书以后的章节中不在出现。在使用和维护该钻机设备的过程中，使用者必 须掌握和运用这些推荐的预防措施。具体的预防措施都包含在说明书的警示中。 1. 合格的人员 只有被授权的合格人员才能操作和维护该钻机设备。 2. 防护设备 操作和设施维护人员都必须穿戴防护服、防护帽、防护鞋及其它的防护设备等。在 钻井作业中，如遇有毒有害气体逸出，操作人员在作业时还必须配戴防毒设备。 3. 安全习惯 安装、操作、拆卸和维护该设备时，好的全面的安全习惯必须随时遵守。该钻机设 备的拥有者/操作者的职责就是建立好的安全习惯、人员的培训和安全习惯的强制遵守。 4. 部件的操作 操作者只

4、有通读该设备的操作手册并且完全熟悉所有部件的操作控制、功能后才可 进行操作。 5. 未被授权人员 当操作、维护或运行该设备时，未被授权的人员应当远离。 6. 高压 试图拆开高压回路元件前，要确保高压回路中的压力释放并降低为零。作业期间， 应保证产生高压的动力源始终处于关闭状态。 7. 违章的维护 部件不允许有违章的拆卸及维护。某些部件如（蓄能器）在有压力的条件下储存着 液体，拆卸及维护时必须将其压力释放并降低为零。 8. 电控维护 试图维护和检修电控系统、电路前，要确保被检修、维护的电控系统、电路断电。 作业期间，应有专人看管电气开关（电闸） ，使其始终处于断开状态。电控系统、电路 的维护和检

5、修作业必须两人以上。 9. 提升 在提升和移动物体时，应确保被吊装或移动设备的重量在提升设备及吊索等所标注 的负荷允许范围内。同时注意周围安全，任何情况下任何人员都不允许位于被提升的物 体下方。 10. 溶剂或染料的使用 溶剂或染料的使用应在特定的环境和具有安全的措施条件下使用。因为一些溶剂或 染料可能对皮肤、眼睛、呼吸系统有害。使用时必须遵守制造厂家的警告和安全指示。 并且只允许在通风和被允许的区域内使用。废弃的被溶剂或染料污染的抹布必须放入特 定的处理器中。 11. 压缩空气的使用 使用压缩空气的设备即使当压缩空气压力已降低到小于 30psi 时，也有可能产生 一个掺杂微粒的环境。因此使用

6、压缩空气时必须带上有效的切屑防护器和个人防护设备。 而且决不允许压缩空气口对着自己和别人。 12. 移动件 当操作移动件时手、头发、衣服、首饰、抹布和工具应当远离之。 13. 可见度 当可见度不高时，不允许操作该设备。包括日出以前或日落之后都不允许操作，除 非有合适有效的光源。 14. 起动前 在起动该设备之前要确保所有控制元件都在合适的位置（开、关、中 等） 。在起放 该设备井架时风速要求8.3m/s（16knots） 。 15. 工作区域 在操作该设备时要保持工作区域干净，不得有障碍物、手动工具和其它物体。 16. 动火要求 在该设备安装和拆卸的过程中，允许动火（电焊、气焊等） 。但是在操

7、作过程中动 火要远离危险区域，并且要征得有关人员的同意。 目目 录录 前前 言言.I 安全准则安全准则.II 1 1 钻机总体描述钻机总体描述.1 1.1 概述.1 1.2 主要技术参数.2 1.3 配套范围表.3 1.4 总体布置和传动简介.5 2 2 钻机主要配套部件简介钻机主要配套部件简介.7 2.1 提升系统.7 2.2 JC-50DB 绞车传动.7 2.3 ZP-375 转盘驱动装置.8 2.4 井架.8 2.5 底座.9 2.6 F-1600 泥浆泵组.9 2.7 高压管汇.10 2.8 井口机械化工具.10 2.9 动力系统.11 2.10 空气系统.11 2.11 仪表系统.1

8、2 2.12 电传动控制系统.12 2.13 井场电路.13 2.14 燃油、供水系统.13 2.15 固控系统.13 2.16 水冷却系统.13 3 3 钻机的安装钻机的安装.13 3.1 安装准备工作.13 3.2 设备安装顺序.14 3.3 安装步骤及要求.14 3.4 安装后的检查.16 4 4 钻机的调试钻机的调试.16 4.1 调试前的准备工作.16 4.2 调试的步骤及调整要求.17 5 5 钻机的操作钻机的操作.23 5.1 警 示.23 5.2 注意事项.23 5.3 钻井操作.24 5.4 起下钻操作.25 5.5 防碰装置的调整.25 6 6 钻机的拆卸及运输钻机的拆卸及

9、运输.27 6.1 钻机下放.27 6.2 钻机拆卸.27 6.3 钻机的运输.28 7 7 附附 表表.29 表 I 钻机各部件使用说明书一览表.29 表 钻机各部件使用油品一览表.30 1 1 钻机总体描述钻机总体描述 1.1 概述 ZJ50DB 钻机是一种最大钻深能力为 5,000m（16,404ft）的陆地交流变频电驱动钻 机，主要适用于 3,5005,000m（11,48316,404ft）井深的石油、天然气勘探开发。 其形式及基本参数符合中华人民共和国石油天然气行业标准 SY/T5609 的规定,钻机的主 要部件的设计、制造符合 API 有关规范，满足委内瑞拉 PDVSA 相关要求

10、的规定。 该钻机采用 AC-DC-AC 交流变频电传动全数字控制。绞车由两台交流变频电机通过 两级齿轮减速箱驱动绞车滚筒，转盘由一台交流变频电机通过万向轴将动力传至一级链 条减速箱驱动，泥浆泵各由一台交流变频电机通过窄 V 联组带传动。 ZJ50DB15钻机技术和结构特点 1) 采用先进的全数字化交流变频控制技术，通过电传动系统 PLC 和触摸屏及气、 电、液、钻井仪表参数的一体化设计，实现钻机智能化司钻控制。 2) 采用模块化设计、多种组合方式，增强了钻机通用性和互换性。总体布置整齐、 协调，设备模块少，搬家拆装方便。钻机井架、底座及钻台面设备低位安装，依靠绞车 动力整体起升，方便安装并节省

11、吊装设备。 3) 绞车为单轴齿轮传动形式，一档无级调速，机械传动简单、可靠。主刹车为液 压盘式刹车，辅助刹车为电机能耗制动，能通过计算机定量控制制动扭矩。操纵控制简 单、方便、省力，保证钻井作业安全、可靠。 绞车配有独立电机自动送钻装置，可实现自动送钻。 4) 转盘采用独立驱动形式，动力由一台交流变频电机提供，经链条箱减速后驱动 转盘。链条箱、主电机等沉在钻台面下，使得钻台面平整、开阔，方便作业。 5) 井架、底座采用双升式结构。井架、底座和所有台面设备低位安装。利用绞车 动力，将井架、底座及台面设备起升到位。 6）该钻机配备有独立的司钻控制房。集电、气、液控制及监视系统于一体，通过 PLC

12、实现钻井全过程的逻辑控制、监控和保护，并可实现数据的储存、打印和远程传输 等。 该钻机的所有控制手柄、盘刹刹车手柄、指重表等钻井仪表，均集中布置在司钻控 制房内，便于司钻操作和观察。 7) 采用先进的电子防碰装置和防碰过圈阀、弹簧式防碰阀等组成防碰网络，可有 效地防止上碰天车、下砸转盘事故的发生。 8）采用了高效固控系统，净化设备集中安装，罐面清爽、干净、整洁。 9) 适应钻井市场的需要，满足新型钻井工艺的要求。 1.2 主要技术参数 1) 名义钻深范围:127mm(5)钻杆 2,8004,500m（9,18614,764ft） 114.3mm(4 )钻杆 3,5005,000m（11,482

13、16,404ft） 最大钩载 3,150kN(700,000 lbs) 最大钻柱重量 1,600kN(359,694 lbs) 2) 绞车额定功率 1,100kW(1,500HP) 绞车档数 1+1R 交流变频驱动 无级调速 主刹车 液压盘式刹车 辅助刹车 能耗制动 3) 提升系统最大绳系 67 钻井钢丝绳直径 35mm(1 3/8) 提升系统滑轮外径 1,524mm （60） 4) 水龙头中心管通径 75mm（3） 5) 钻井泵型号及台数 F-1600 3 台 钻井泵额定功率 1,193 kW(1，600HP) 6) 转盘开口名义直径 952.5mm（37 ） 转盘挡数 1+1R 交流变频电

14、机单独驱动 无级调速 7) 井架型式及有效高度 前开口型，45.5m（149.3ft） 二层台高度 24.5m（80.4ft） 、25.5m（83.7ft） 、26.5m(86.9ft) 8) 底座型式 双升式（sling shot） 钻台高度 9m(8.99m) 钻台面积 12.3m12.8m(40ft42ft) 转盘梁底面高度（净空高） 7.6m(24.9ft) 9) 动力传动方式 AC-DC-AC 全数字变频 10) 柴油发电机组 CAT3512B 柴油机台数主功率 31,310kW(1,756HP) 柴油机转速 1,200r/min 发电机型号 SR4B 发电机参数 1，750KVA,

15、600V,60Hz 功率因数 0.7 无刷励磁 11) 交流变频电动机 台数额定功率（绞车、转盘、钻井泵） 2600kW（816HP） 1800kW（1,088HP） 31200kW（1,632HP） 12) 电传动系统 交流变频控制单元 AC-DC-AC 变频控制单元输入电压 600VAC 变频控制单元输出电压、频率 0600V 0150Hz MCC 系统 480V/208V/120V 60Hz 13) 独立自动送钻系统 变频电机 460V 42.5 kW（57 HP） 变频控制单元 0460V 0100Hz 送钻速度 0.142.5m/h 13) 钻井液管汇 103mm35Mpa（45，0

16、00psi） 立管 103mm35MPa（45，000psi） ，双立管 14) 气源压力 0.70.9Mpa（101.5130.5psi） 储 气 罐 （2.5+4）m3(660+1,057)US gal,(带止回阀等附件) 1.3 配套范围表 本钻机提供下列部件（根据订货合同） 序 号 图 号名 称 数 量 单重 kg（lbs ） 长宽高 mm(in) 备注 AA450104-00 TC7-450 天车 1 11,105 (24,482) 3,4902,7532,420 (137.4108.495.3) API 4F API 8A 1 包括：天车架、滑轮总成、导向轮总成、起重架及挡绳架、围

17、栏等部件。 2AB450004-00 YC-450 游车 1 8,300 (18,298) 3,1101,600840 （122.56333.1） API 8A 4WG00445019 SL-450 水龙头 1 3,060 (6,746) 9,0001,8002,200 （354.370.986.6 ） API 8A AF500303-00 JC-50DB2绞车 1 35,672 (78,643) 6,5303,1682,683 (257.1124.7105.6） API 7K 5 包括：绞车架、滚筒轴、齿轮减速箱、电动机、自动送钻装置、液压盘式刹车、电 气控制系统和润滑系统等。 AZ4031

18、08-0500 井口机械化工具 1 6 包括：液压猫头 YM-16及管线、接头等 BA505308-00 转盘驱动装置 1 14,955 (32,970) 4,0103,0901,563（ 157.9121.661.5） 7 包括：转盘、链条箱、万向轴和转盘梁及电机等。 （上述重量和外形不包括电机总 成和万向轴）转盘符合 API 7K。 SF403001-00 司钻控制房 1 3,650 (8,047) 3,0002,4002,750 （118.194.5108.3 ） 8 包括：气控操作箱、钻井参数显示仪、液压系统操纵、液压猫头操纵、电子数控防碰 装置和工业监控系统等。设施：座椅、防爆电器

19、(灯)、防爆单制窗式空调、喊话器等。 9 PF100009-00 PF100010-00 司钻偏房 2 12,000 (26，455) 10,0002,8002,800 （393.7111111） 含液 压站 JJ745406-00 JJ450/45-K5井 架 1 83,134 (183,279) API 4F 10 包括：套管扶正台、死绳固定器、死绳稳绳器、二层台、2 个提升能力为 5kN(1,124lbs)风动绞车、二层台逃生装置、钻工防坠落装置、井架工安全带等。 DZ590313-00 DZ450/9-S12h 底 座 1 195,961 (432,020) API 4F11 包括：4

20、m3的贮气罐、缓冲装置等 AZ503118-0300 钻井工具 1 12 包括：5 1/4滚子补芯、3 1/2滚子补芯、2 3/8-8 5/8补芯、9 5/8-10 3/4补芯、11 3/8-13 3/8补芯、20补芯、30补芯、补芯吊环装置等等 13WG04620111 猫道 1 9,040 (19,930) 18,0001,8001070 (708.770.942.1) 14FJ506201-00 5T 风动绞车 2 700 （1,543 ） 15BC136206-00 F-1600 机泵组 （NABORS） 3 39,737 （87，604 ） 9,2504,0263,050（ 364.

21、2158.5120.1） 16WG04305023 高压管汇 1 17AZ503118-0200 总装配件 1 1,737 (3,829) 18AZ503118-0100 随机工具 1 415 （914.9 ） 19AZ703116-0900 排绳器总成 1 234 （515.6 ） 20AZ503118-0400 吊装索具 1 1,302 （2，870 ） 21AZ503118-0600 油水电系统 1 16,854 （37,157 ） 22DK502001-00 电传动系统 1 23WG01315011 井场标准电路 1 24WG05550004 固控系统 1 WG01404052 工业监

22、控系统 1 WG07750005 防喷器 1 WG02725003 地面防喷器控制 1 WG02612204 节流压井管汇 1 1.4 总体布置和传动简介 1. 钻机采用 4 台 CAT3512B/SR4B 1900kVA 柴油发电机组作为主动力，发出的 600V 60Hz 交流电经变频单元(VFD)分别驱动带绞车、转盘和泥浆泵的交流变频电动机。绞车 由 2 台 600kW（816HP） 02800r/min 的交流变频电机驱动，经二级斜齿轮减速箱减速 后，驱动单滚筒，绞车主刹车采用液压盘式(双盘)刹车，辅助刹车采用电机能耗制动， 自动送钻由 1 台 42.5kW（57HP）的交流变频电动机驱

23、动。转盘由 1 台 800kW（1,088HP）的交流变频电动机独立驱动。3 台 F-1600 泥浆泵各由 1 台 1200kW（1,632HP）交流变频电机驱动。 2.前开口井架，双升式底座，利用绞车动力起升,井架和所有台面设备均在低位安 装。 3.绞车布置在钻台面上。 4.钻机布置满足防爆、安全、钻井工程及设备安装、拆卸、维修方便的要求。 5.钻机分五个区域：钻台区、泵房区、动力/电控区、泥浆循环与水罐区、油罐区。 *钻台区: 包括井架、底座、绞车、转盘、游吊系统、井口机械化设备及工具、司 钻控制房、钻台偏房、钻杆滑道（坡道、猫道）及排放架、提升机、钢丝绳倒绳机、风 动绞车等设备。 钻台上

24、配 2 台提升能力为 50kN（11,023 lbs）风动绞车。 二层台配 2 台 5kN（1，102 lbs）气动小绞车、逃生装置及防坠落装置等。 钻台左右各配一栋钻台偏房，房体尺寸为 10，0002，8002，800 mm（393.7110 110in） 。 钻台上配井口机械化工具： a上扣液压猫头 YM-16 最大拉力 160kN（35,969 lbfs） b卸扣液压猫头 YM-16 最大拉力 160kN（35,969 lbfs） c机具液压站（布置在钻台左偏房内） 额定压力 16Mpa(2300psi) 猫道和钻杆排放架高 1070mm（42.1in） ，猫道宽度 1,800（70.9

25、in） 。 额定载荷为 15 kN（3,372 lbfs）的提升机布置在底座左前侧。钢丝绳倒绳机布置 在底座右侧地面上。起吊能力 500kN(112,404 lbs)的 BOP 移动装置安装在钻台下方的 导轨上。 *泵房区：布置有 3 台 F-1600 泥浆泵组、钻井液管汇等。 *动力/电控区：平行布置 4 栋柴油发电机组房，气源净化装置和辅助发电机组均布 置在发电机房内，2 栋 VFD 房和 MCC 系统与机组房并排靠齐摆放，形成一个整体机房。 *泥浆循环区：包括泥浆循环罐、泥浆净化设备等。 *油罐、水罐区：包括各种油罐、水罐、泵及管线。 各区域之间油、气、水、电等连接管线铺设在管线槽内，地

26、面至钻台管线槽采用折 叠式。 2 2 钻机主要配套部件简介钻机主要配套部件简介 2.1 提升系统 最大钩载 4, 500kN(1,000,000lbs) 钢丝绳直径 35mm(13/8 in) 提升系统绳系 67 提升系统钢丝绳采用顺穿方式，死绳固定器位于井架右侧（司钻对侧） 。提升设备 各部件材料、滑轮绳槽、连接尺寸、接触半径、强度设计安全系数均符合 API 8A 和 4F 的规范。 2.2 JC-50DB 绞车传动 额定功率 1,100kW(1,500HP) 最大快绳拉力 350kN(78,683 lbs) 钢丝绳直径 35mm(13/8 in) 档数 1 正 1 倒(无级调速) 滚筒转速

27、 0318r/min(rpm) 钩速 01.293m/s(04.242ft/s) 开槽滚筒尺寸（直径长度） 7701320.9mm(30.31552 in) 刹车盘尺寸（外径厚度） 1,52076mm(593in) 绞车外形尺寸 6,5303,1682,683mm (257.1124.7105.6in） 绞车重量 35,672kg(78,643 lbs) JC50DB 绞车是一种交流变频控制的单轴齿轮传动绞车，它主要由交流变频电动机、 减速箱、液压盘刹、滚筒轴、绞车架、自动送钻装置、空气系统、润滑系统等单元部件 组成。绞车主刹车为液压盘式刹车，辅助刹车功能由主电机能耗制动实现，配有独立自 动送

28、钻装置。 绞车电机、减速箱、滚筒轴及刹车系统等均安装在一个底座上，可构成一个独立的 运输单元。绞车的所有控制（电、气、液）均集中在司钻控制房内，操作方便、灵活。 2.3 ZP-375 转盘驱动装置 转盘型号 ZP375 转盘通孔直径 952.5mm（371/2in） 转盘最大静负荷 5,850kN(1,300,000 lbs) 转盘最大工作扭矩 32,362 N.m(23,869 lbf.ft) 转盘最高转速范围 300r/min 转盘齿轮传动比 i=3.56 电机型号及功率 YJC800 800kW(1,088HP) 减速箱减速比 1.36 转盘转速 0300r/min 外形尺寸(不含电机及

29、万向轴) 4,0103,0901,563mm（157.9121.661.5in） 重量(不含电机及万向轴) 14,955mm(32,970 lbs) 转盘驱动装置主要由以下几个部分组成：交流变频电动机、万向轴、链条箱、 ZP375 转盘总成、转盘梁、转盘惯刹、转盘铺台、润滑系统以及控制部分等组成。其中 ZP375 转盘符合 API 7K。 转盘驱动装置中除电机和万向轴外其余零部件均安装在转盘梁上，整个装置构成一 个独立的安装运输单元。 2.4 井架 最大钩载(67 绳系,无风载,二层台无靠放立根) 4, 500kN(1,000,000 lbs) 有效高度 45.5m(149.3ft) 顶部开裆

30、(正面/侧面) 2.5/2.2m（8.2ft7.2ft） 底部开裆 9m（29.5ft） 二层台高度 24.5m、25.5m、26.5m(80ft, 83.7ft, 86.9ft) 立根容量127 mm (5)钻杆、28m（91.9ft）立根 4,000m(13,123ft) 5加厚钻杆 280m、 61/2钻铤 230m 8钻铤 230m 9钻铤 81m 抗风能力 等候天气(无钩载，二层台靠满立根) 36m/s(70knots) 保全设备(无钩载，二层台无靠放立根) 47.8m/s(93knots) 起放井架 8.3m/s(16knots) 自重 87,339 kg(192，546 lbs)

31、 井架为前开口型，由井架主体、二层台、人字架和起升装置组成，配有立管台、气 动套管台、死绳稳定器，大钳平衡重、滑轮及 2 台二层台 5kN(1,124 lbs)气动绞车， 同时还配有通往二层台、天车台的梯子、逃生装置及登梯助力机构和防坠落装置。 2.5 底座 钻台高度 9m(29.5ft) 钻台面积 12.8m12.3m(42ft40.35ft) 转盘梁底面高度 9m(30ft) 井口中心至滚筒中心线距离 3.71m(12.17ft) 转盘梁最大载荷 4,500kN(1,000,000 lbs) 立根盒容量127 mm (5)钻杆、28m（91.9ft）立根 4,000m(13,123ft)

32、5加厚钻杆 280m、 57/8钻铤 230m 9钻铤 81m、 8钻铤 230m 转盘梁最大载荷与额定立根载荷的最大组合： 转盘梁最大载荷 4,500kN(1,000,000 lbs) 额定立根载荷 2,200kN(494,580 lbs) 理论自重 195,961 kg (432,020 lbs) 底座为双升式结构，由底座主体与坡道总成、斜梯、旋梯、安全滑道、栏杆总成、 铺台总成、导轨总成、2 套液压防喷器移动装置、储气罐、液压缓冲装置、起升装置等 附件组成。 2.6 F-1600 泥浆泵组 窄皮带型号： 4X5ZV25J-8000 皮带轮直径： 630/ 1，250mm( 24.8/49

33、.2in) 泥浆泵型号： F-1600 卧式三缸单作用泵 额定功率 1，193kW(1600HP) 最大缸套直径 180mm(7 in) 最高压力 35MPa(5,000psi) 额定冲数 120s/min 冲程长度 304.8mm(12 in) 吸入口直径 I.D 12 排出口直径 5 1/8-API 5,000 法兰 整个 F-1600 泵组传动装置置于一个传动底座上。通过调节丝杠可以调节皮带松紧。 由一台交流变频电动机通过窄 V 联组带传动。由带泵装置底座、电机、皮带张紧调整装 置、皮带轮、窄 v 带、皮带护罩等组成，两台泵间中心距为 4500mm（177 in） 。在 F- 1600

34、泵的液力端倾斜 45方向上布置有 SB68FJ-75 kW 电动灌注泵，该灌注系统与 F- 1600 泵组传动装置布置在同一个底撬上，形成一个运输单元。 2.7 高压管汇 公称通径 103mm(4) 最大工作压力 35Mpa(5,000psi) 适用温度 -29121(-20250) 适用介质 清水、泥浆、原油、压裂液等 联接方式 油壬 闸门驱动方式 手动 高压管汇是高压喷射钻井的主要设备之一，将泥浆泵排出的泥浆，通过高压阀门组 控制，将高压泥浆液输入钻杆内腔，从钻头喷出，产生高压泥浆激流，实现高压喷射钻 井。同时也可实现放空、灌注泥浆等钻井作业。使用该产品可显著提高钻井速度，降低 钻井成本。 2.8 井口机械化工具 液压动力站 额定流量 120L/min(31.7 US gal/min) 额定工作压力