BRPI0712434A2 - sistema para compensação de levantamento ativo e uso do mesmo - Google Patents

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Abstract

SISTEMA PARA COMPENSAçãO DE LEVANTAMENTO ATIVO E USO DO MESMO. A presente invenção refere-se a um sistema para a compensação ativa de levantamento do bloco em um guindaste de perfuração a bordo de uma plataforma off-shore flutuante que compreende um cilindro hidráulico de ação dupla (1) que é conectado a uma unidade de energia hidráulica (3) para suprimento de fluido de pressão hidráulica para o cilindro hidráulico (1), uma unidade de controle (6) que regula as condições de suprimento do fluido de pressão para o lado ativo (A, B) do cilindro hidráulico a qualquer momento, o fluido hidráulico podendo simultaneamente deixar o lado passivo (B, A) do cilindro hidráulico. A unidade de energia hidráulica (3) compreende uma unidade de bomba (4) que através dos respectivos condutos (9a, 9b) são conectados diretamente aos dois lados (A, B) do cilindro hidráulico (1) a fim de formar um sistema hidráulico geralmente fechado. O fluido hidráulico distribuído pela unidade de bomba (4) para os condutos (9a, 9b) para o lado ativo do cilindro é retirado do conduto (9b, 9a) para o lado passivo do cilindro, enquanto a unidade de controle regula a saída da unidade de bomba. O sistema hidráulico compreende, adicionalmente, um acumulador (11) que equaliza a diferença volumétrica entre os dois lados do cilindro hidráulico, quando for um cilindro de ação dupla comum. O sistema também pode ser fornecido com um transformador hidráulico (23) para regeneração da energia hidráulica durante a operação passiva do sistema de compensação.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA PARA COMPENSAÇÃO DE LEVANTAMENTO ATIVO E USO DO MESMO"
A presente invenção refere-se a um sistema para a compensa- ção de levantamento ativo de um dispositivo em uma disposição off-shore, particularmente a bordo de uma estrutura flutuante, compreendendo pelo menos um cilindro hidráulico de ação dupla que é conectado ao dispositivo que deve ter seu levantamento compensado, uma unidade de energia hi- dráulica para fornecer fluido de pressão hidráulica para o cilindro hidráulico, uma unidade de controle que regula as condições de suprimento do fluido de pressão para o lado atualmente ativo do cilindro hidráulico, o fluido hidráulico podendo simultaneamente deixar o lado passivo do cilindro hidráulico, onde a unidade de energia hidráulica compreende uma unidade de bomba que, através dos respectivos condutos, é conectada aos dois lados do cilindro hidráulico para formar um sistema hidráulico substancialmente fechado, on- de o fluido hidráulico distribuído pela unidade de bomba para o conduto para o lado de cilindro ativo, é retirado do conduto para o lado de cilindro passivo, a unidade de controle regulando a saída da bomba.
O sistema, de acordo com a invenção, destina-se basicamente a agir como um suplemento para um sistema de compensação de levantamen- to passivo para uso na perfuração off-shore de poços de hidrocarbono ou intervenções em tais poços. Quando perfurando, aterrissando o equipamen- to no leito do mar, ou em outras operações dentro do poço a partir de uma embarcação de perfuração flutuante ou embarcação de manuseio, é desejá- vel que o cordão de perfuração ou fio se comporte o mais estável possível com relação ao leito do mar, independente dos movimentos da embarcação devido à influência das ondas, marés, etc. Um sistema de compensação de levantamento ativo em combinação com um sistema de compensação pas- sivo aumentará a eficiência da embarcação, de forma que as operações no leito do mar ou dentro do poço, possam ser conduzidas sem serem pertur- badas pelos movimentos das ondas ou outras influências na embarcação. Isso evitará danos ao equipamento e formações de poço e, adicionalmente, será possível operar sob condições climáticas piores do que seria possível do contrário.
Os sistemas de compensação de levantamento ativo ou cordões de perfuração já são bem conhecidos. Os sistemas mais comuns são base- ados em cilindros ativos de ação dupla do tipo de três câmaras ou cilindros possuindo uma haste de pistão de extremidade dupla, por exemplo, como ilustrado em GB-A-2053127. Esses são preferivelmente dispostos juntamen- te com um sistema de compensação passivo para o bloco de coroa do guin- daste de perfuração, freqüentemente chamado de sistema CMC (Compen- sação de Movimento de bloco de Coroa). Um sistema CMC consiste em ci- lindros de compensação passiva e acumuladores acoplados a uma fonte de gás de pressão controlada, tal como um compressor, e ajuste da força de tensão necessária. O cilindro de três câmaras é um cilindro de ação dupla projetado de forma que tenha aproximadamente a mesma área de atuação e seja deslocado em ambas as direções de movimento da haste de cilindro. Isso permite um controle mais simples e um equilíbrio volumétrico aproxima- do na compensação CMC passiva quando o sistema ativo não está em ope- ração.
O sistema hidráulico normalmente consiste em uma unidade de energia hidráulica de alta pressão localizada no nível do piso de perfuração. O cilindro de ação dupla e três câmaras é normalmente localizado no topo do guindaste de perfuração e é mecanicamente acoplado ao bloco de coroa compensado passivamente. A capacidade típica é +/- 25 mT, e essa força é suficiente para superar a fricção mecânica e resistência hidráulica no siste- ma passivo. O cilindro é controlado por uma servoválvula montada em um bloco de válvula proporcional localizado no cilindro.
O controle do sistema de compensação de levantamento ativo é baseado em um sensor de aceleração, uma chamada "Unidade de Referên- cia de Movimento" (MRU), e medição de posição de cilindro que fornece en- trada para um computador que envia sinais para a servoválvula, que, por sua vez, regula a energia e os movimentos do cilindro através do bloco de válvula proporcional. Em alguns sistemas, o controle pode ser baseado tam- bém na entrada dos transmissores de pressão no circuito hidráulico e das células de carga e um garfo de elevação, um bloco de polia de elevação ou uma âncora morta.
Uma desvantagem dos sistemas existentes é que os mesmos exigem o controle da servoválvula proporcional avançado e unidades de e- nergia hidráulica fortes possuindo um grande volume de tanque. Os siste- mas também exigem muito espaço e energia, visto que uma perda de alta pressão é gerada através de vários elementos e dos longos tubos de supri- mento entre a unidade de energia no nível do convés de perfuração e o ci- lindro no topo do guindaste de perfuração.
Os cilindros de três câmaras comumente utilizados são caros, pesados, complicados e exigem altas pressões. Adicionalmente, são vulne- ráveis a vazamentos internos visto que possuem três interfaces de vedação. Além disso, os cilindros de três câmaras não possuem exatamente a mesma área ativa e volume deslocado em ambas as direções de movimento. Isso pode dar lugar à trepidação, compensação ativa deslocada de face descon- trolada na reiniciação seguindo a operação passiva, e de tempos em tem- pos, também, durante a operação normal, causados pelo desequilíbrio na relação volumétrica.
Em outros sistemas conhecidos utilizando um cilindro com uma haste de pistão de extremidade dupla, o cilindro exige muito espaço no sen- tido de altura devido à parte passiva de extensão da haste de pistão.
A desvantagem mencionada acima precisa de muito trabalho de manutenção. A localização das várias partes do sistema torna as substitui- ções e o serviço mais difíceis, particularmente, durante as condições climáti- cas ruins, quando a necessidade por sistemas ativos é maior.
A finalidade da presente invenção é, portanto, evitar, ou pelo menos reduzir, as desvantagens da técnica anterior. Isso é obtido de acordo com a invenção por um sistema do tipo mencionado por meio da introdução, que é caracterizado no sistema hidráulico compreendendo, adicionalmente meios que compensam uma diferença volumétrica entre os dois lados dos cilindros hidráulicos, os ditos meios sendo preferivelmente construídos de forma que, dois condutos da unidade de bomba sejam conectados a uma fonte de fluido hidráulico a fim de receber fluido de, ou distribuir fluido para o lado do cilindro passivo onde é necessário a fim de manter o equilíbrio de fluido entre o lado de sucção e o lado descarregado da unidade de bomba.
Dessa forma, a unidade de energia hidráulica pode ser tornada mais barata, menor e com um volume de tanque mínimo, de forma que em muitos casos, seja possível localizar o mesmo no mesmo nível do cilindro hidráulico e dessa forma evitar os longos condutos de conexão. Adicional- mente, o movimento de início de trepidação dos cilindros de três câmaras pode ser eliminado e o uso de tipos mais simples de cilindro pode ser possi- bilitado.
Dessa forma, de acordo com uma modalidade preferida da in- venção, é sugerido o uso de um cilindro hidráulico na forma de um cilindro de ação comum, por exemplo, um cilindro diferencial. Nesse caso, a área e o volume do pistão do lado do cilindro passivo serão muito menores do que no lado ativo. A fim de se acomodar ao desequilíbrio aparente que isso causará em um sistema fechado, os dois condutos da unidade de bomba são conec- tados a um acumulador para o fluido hidráulico para o recebimento de fluido de, ou distribuição de fluido para o lado passivo do cilindro onde isso é ne- cessário a fim de manter o equilíbrio de fluido entre o lado de sucção e o lado de descarga da unidade de bomba. Ao passo que pode ser disposto entre os condutos e o acumulador que agem para fechar o acumulador con- tra o lado do cilindro e abrir na direção do lado passivo do cilindro. Essas válvulas podem ser escolhidas a partir do grupo de válvulas de verificação controladas por pressão, válvulas eletricamente controladas, válvulas pneu- maticamente controladas e válvulas centralizadas controladas por pressão.
A unidade de bomba pode compreender uma bomba de deslo- camento positivo variável e contínua, ou duas bombas de deslocamento po- sitivo variáveis, que bombeiam para um lado cada do cilindro hidráulico, possivelmente com capacidade indiferente. É possível também utilizar as bombas de deslocamento positivo constantes acionadas por unidades de energia controladas por velocidade rotativa, preferivelmente motores de cor- rente alternada controlados por freqüência.
A fim de que o sistema, de acordo com a invenção, opere em períodos mais curtos com maior velocidade de compensação do que a ca- pacidade da unidade de energia hidráulica permitiria, a unidade de bomba pode, de acordo com a invenção, ser conectada a um sistema de acumula- dor de alta pressão para o suprimento adicional de fluido hidráulico para o cilindro hidráulico. Esse sistema acumulador pode ser descarregado durante a operação passiva do sistema através da influência de força externa, tal como de um sistema de compensação passiva. De forma similar, é possível carregar o sistema acumulador de alta pressão por meio da unidade de bomba do sistema de compensação de levantamento em situações nas quais a mesma possui capacidade adicional. Adicionalmente, será possível substituir a unidade de bomba por uma unidade de transformador hidráulico, que pode agir como uma bomba e motor, permitindo, assim, a recuperação e armazenamento de energia por operação passivo e preferivelmente também ativa do sistema.
Em situações nas quais o sistema de compensação de levanta- mento ativo, de acordo com a invenção, não é utilizado ativamente, por e- xemplo, devido ao fato de o sistema de compensação passivo conectado ser suficiente, o pistão do cilindro hidráulico, não obstante, moverá de forma es- calonada com os movimentos de levantamento da embarcação. Isso faz com que o óleo hidráulico seja bombeado pelo cilindro para trás e para frente a- través do sistema, e se isso não ocorrer através da unidade de bomba para regenerar a energia, um conduto de derivação em torno da unidade de bom- ba deve estar presente. Tal conduto de derivação também pode ser constitu- ído de condutos conectando o acumulador de equilíbrio de fluido menciona- do acima para os dois lados do pistão, mas, nesse caso, as etapas devem ser realizadas para as válvulas nesses condutos para que se abram para o fluxo de fluido necessário para e do acumulador. No entanto, isso estará dentro das capacidades normais de uma pessoa versada na técnica.
Uma vantagem adicional da forma compacta do sistema de a- cordo com a invenção é que a mesma pode ser unida em módulos, preferi- velmente um primeiro módulo compreendendo a unidade de bomba com as válvulas, a unidade de controle e preferivelmente um conduto de derivação possuindo uma válvula de desligamento e sensores de pressão, um segundo módulo compreendendo o acumulador e um terceiro módulo compreenden- do o cilindro hidráulico.
Será compreendido que o sistema de acordo com a invenção pode não apenas ser utilizado em adição a um sistema de compensação de levantamento passivo para um bloco de coroa em um guindaste de perfura- ção, mas que também é adequado para compensação de levantamento de um cordão de perfuração montado no bloco de funcionamento, um guincho, um guindaste, e uma estrutura em A ou subestrutura em A como menciona- do na reivindicação 16.
Características vantajosas adicionais da invenção serão aparen- tes a partir das reivindicações e da descrição a seguir das modalidades ilus- trativas da invenção com relação aos desenhos em anexo, nos quais
a figura 1 é um fluxograma esquemático para uma primeira mo- dalidade do sistema de acordo com a invenção;
a figura 2 é um fluxograma esquemático para um detalhe de uma segunda modalidade do sistema de acordo com a invenção;
a figura 3 é um fluxograma esquemático para uma terceira mo- dalidade do sistema de acordo com a invenção;
a figura 4 é um fluxograma esquemático parcial de uma quarta modalidade do sistema de acordo com a invenção;
a figura 5 é um fluxograma esquemático parcial de uma quinta modalidade do sistema de acordo com a invenção;
a figura 6 é um fluxograma esquemático parcial de uma sexta modalidade do sistema de acordo com a invenção;
a figura 7 é um fluxograma esquemático parcial de uma sétima modalidade do sistema de acordo com a invenção;
a figura 8 é um fluxograma esquemático parcial de uma oitava modalidade do sistema de acordo com a invenção;
a figura 9 é um fluxograma esquemático parcial de uma nona modalidade do sistema de acordo com a invenção;
a figura 10 é um fluxograma esquemático parcial de uma décima modalidade do sistema de acordo com a invenção;
as figuras 11 a 15 ilustram de forma esquemática diferentes possibilidades de uso para o sistema de acordo com a invenção.
A modalidade ilustrativa ilustrada na figura 1 compreende um cilindro hidráulico de ação dupla 1 que é conectado a um dispositivo 2 que deve ter o levantamento compensado, ilustrado aqui na forma de um sistema de compensação passivo CMC para o bloco de coroa CB1 por exemplo, em um guindaste de perfuração (não ilustrado). O cilindro hidráulico de ação dupla 1 pode ser um cilindro diferencial, isto é, na área no lado da haste do pistão B é igual à área de pistão no lado mais A. Ademais, as razões entre os dois lados são possíveis, desde que a intensidade de empenamento da haste de pistão seja suficiente para o uso atual.
O cilindro hidráulico é fornecido com fluido de pressão hidráulica a partir de uma unidade de energia de fluido 3, a unidade contém uma bom- ba 4 possuindo deslocamento positivo variável e é acionada por um motor 5. A unidade de energia hidráulica 3 é controlada por um sistema de controle 6, que recebe entrada de um sensor de aceleração ou similar 7, também cha- mada de "Unidade de Referência de Movimento" (MRU). O sistema de con- trole também pode receber entrada de uma célula de carga 8 no dispositivo 2 para compensar o levantamento.
A bomba 4 é conectada aos dois lados A, B do cilindro hidráulico 1 por meio de condutos respectivos 9a, 9b. Os condutos 9a, 9b são conec- tados um ao outro por meio de um conduto 10, que é conectado a um acu- mulador de baixa pressão 11. Em qualquer lado do acumulador 11, o condu- to 10 é fornecido com válvulas de verificação operadas por piloto (controla- das por pressão) 12a, 12b, que na operação normal, permitem o fluxo de fluido do acumulador 11 para os condutos respectivos 9a, 9b. As válvulas de verificação 12a, 12b são fornecidas com seu próprio conduto de pressão piloto 13a, 13b, que se estende a partir do conduto oposto 9b, 9b, respecti- vamente. A uma determinada pressão no conduto de pressão piloto, a válvu- la de verificação conectada 12a, 12b é forçada para abrir de forma que per- mita o fluxo em ambas as direções.
Durante a operação do sistema de compensação de levanta- mento ativo de acordo com a invenção, a unidade hidráulica 3 com a bomba 4 será a fonte de pressão superior e a unidade de controle para o trabalho do cilindro 1. No movimento de cilindro positivo (F+, saída de haste), a bom- ba 4 bombeará a alta pressão através do conduto 9a para o lado A do cilin- dro hidráulico 1. Simultaneamente, a bomba retirará do lado B do cilindro hidráulico através do conduto 9b, mas visto que o volume deslocado do lado B da haste de pistão do cilindro 1 é muito menor do que o volume, que pre- cisa ser fornecido para o lado A do pistão, a bomba 4 simultaneamente retira fluido do acumulador de baixa pressão 11 através da válvula de verificação 12b. Quando o cilindro 1 é acionado na direção oposta (F-, entrada de has- te), a bomba 4 distribui fluido de pressão para o lado B da haste do cilindro através do conduto 9b. No entanto, simultaneamente, um volume maior é deslocado do lado A do pistão do cilindro, do que a bomba 4 puxa para den- tro, e esse excesso é suprido para o acumulador de baixa pressão através do conduto 10, e a válvula de verificação 12a. Isso é possível visto que a pressão no conduto 9b abriu a válvula de verificação 12b através do conduto de sinal 13a para o fluxo em ambas as direções.
O vazamento no sistema é compensado por uma bomba de bai- xa pressão 14, que serve para manter o equilíbrio volumétrico no sistema. Uma bomba de pressão piloto de alta pressão 15 fornece uma pressão piloto estável para o bloco de controle da bomba de deslocamento positivo variável 4, a fim de facilitar a resposta de controle necessária da bomba 4. Os trans- missores de pressão 16a, 16b são montados em qualquer lado da bomba 4 e enviam sinais para o sistema de controle 6. Esse sistema também é forne- cido com um sinal de um sensor de posição 17 para o cilindro 1.
Quando o sistema de compensação de levantamento ativo, de acordo com a invenção está inativo visto que o sistema passivo 2 conectado fornece compensação de levantamento suficiente, o cilindro 1 irá, não obs- tante, ser acionado de forma forçada pelos movimentos do sistema passivo. Nesse caso, a bomba 4 é desengatada e uma válvula de derivação 18 em um conduto de derivação 19 é aberta a fim de deixar o fluxo de fluido entre os dois lados do cilindro. Em um passo do cilindro positivo (saída de haste), o fluxo de fluido passará do lado B da haste para o lado A do pistão, o fluido sendo simultaneamente puxado do acumulador 11 através da válvula de ve- rificação 12a. No passo do cilindro oposto, uma pressão menor aumenta no sistema de conduto 9a, 9b o que faz com que as válvulas de verificação 12a, 12b abram e permitam que o excesso de fluido do lado A do pistão flua para o acumulador. Como uma alternativa ao conduto de derivação 19, pode-se utilizar o conduto de baixa pressão 10, como um conduto de derivação, mas nesse caso deve-se tomar precauções para que as válvulas de verificação 12a, 12b abram como necessário. Isso pode ser feito através da instalação de uma válvula adequada entre os condutos de sinal de pressão 13a, 13b, por exemplo, uma válvula de derivação dupla operada eletricamente, de forma que a válvula 12a seja conectada ao conduto 13b e a válvula 12b seja conectada ao conduto 13a quando o sistema é acionado no modo inativo. Nesse caso a válvula de verificação e a parte correspondente da válvula 10 até o acumulador 11 devem ser dimensionadas para todo o fluxo de fluido, a partir do lado A do pistão do cilindro hidráulico.
Como um exemplo do dimensionamento do sistema, o cilindro hidráulico 1 pode ter um passo de 7,6 metros, na pressão operacional de 23,5 mPa (235 bar), uma força máxima de 250 kN, e uma velocidade de pas- so de 1 m/seg. O acumulador de baixa pressão pode ter um volume de 200 litros e funcionar a uma pressão de 400 a 800 mPa (4 a 8 bar). O sistema também pode ser fornecido com válvulas de segurança, tanto no lado de alta pressão quanto no lado de baixa pressão, e uma unidade de filtro e um sis- tema de resfriamento (não ilustrado na figura 1).
A figura 2 ilustra uma modalidade alternativa das válvulas de verificação 12a e 12b. Nesse caso o sinal de pressão através dos condutos 13a e 13b não age diretamente na válvula de verificação, mas abre uma vál- vula de derivação em torno da válvula de verificação.
A figura 3 ilustra uma variação adicional onde as válvulas de ve- rificação 12a, 12b são substituídas por válvulas liga/desliga lógicas controla- das eletricamente.
Uma modalidade alternativa da unidade de energia hidráulica 3 é ilustrada na figura 4. Aqui, a bomba central proporcional 4 é substituída por duas bombas de deslocamento positivo variáveis 4a e 4b, bombeando para os lados AeB, respectivamente. Essas bombas podem ter diferentes classi- ficações de pressão e fluxo. Podem ser substituídas também por bombas de deslocamento positivo constantes sendo acionadas pelos motores de corren- te alternada controlados por freqüência (não ilustrados).
Em uma modalidade adicional da invenção ilustrada na figura 5, a bomba central proporcional 4 é substituída por uma servobomba 20 que pode agir como um motor e bomba combinados a fim de ser acionada por um motor elétrico ou para acionar um gerador 21. Por meio da operação passiva do sistema, a bomba 20 pode ser utilizada como um motor para a- cionar o gerador 21 e para gerar a energia elétrica que pode ser armazena- da, por exemplo, em baterias 22. Essa energia pode posteriormente ser utili- zada quando o sistema é operado ativamente.
A figura 6 ilustra uma modalidade onde a bomba central propor- cional é substituída por um transformador hidráulico 23 que pode agir como um motor e bomba combinados para pressurizar um acumulador hidráuli- co/pneumático 24 durante a operação passiva do compensador. A energia hidráulica armazenada pode ser aplicada por períodos mais curtos durante a compensação ativa como um reforço a fim de quase dobrar a capacidade de passo do cilindro hidráulico.
As figuras 7 a 10 ilustram exemplos adicionais de como o trans- formador hidráulico é utilizado para o armazenamento de energia hidráulica nos acumuladores. Essa regeneração de alta pressão de energia levou ao processo de acordo com a invenção freqüentemente sendo referido como "Compensação de Levantamento Ativa Regenerativa" (RAHC).
Será compreendido que o sistema de acordo com a invenção também pode ser utilizado de forma vantajosa para outros serviços além da compensação ativa de levantamento do bloco de coroa em um guindaste de perfuração. Exemplos de tais utilizações alternativas são ilustrados nas figu- ras 11 a 13. Dessa forma, a figura 11 ilustra utilizações diferentes, isso é, compensação de levantamento de um cordão de perfuração montado em bloco (DSC) e compensação de levantamento de um guincho de oscilação.
A figura 12 ilustra a compensação de levantamento de uma subestrutura A, enquanto a figura 13 ilustra o sistema com relação a um guindaste de braço. As figuras 14 e 15 indicam que o sistema de acordo com a invenção também pode ser utilizado com cilindros hidráulicos do tipo de três câmaras 25 e o cilindro 26 possuindo uma haste de pistão vazada.
Será compreendido que a invenção não está limitada às modali- dades ilustrativas descritas acima, mas pode ser variada e modificada por um versado na técnica dentro do escopo das reivindicações a seguir. Será compreendido também que a invenção solucionou muitos dos problemas típicos da técnica anterior. Dessa forma, a invenção possibilitou a redução substancial, por exemplo, na área de 25 a 40% com relação ao peso, preço e consumo de energia.

Claims (15)

1. Sistema para a compensação ativa de levantamento de um dispositivo em uma disposição off-shore, particularmente a bordo de uma estrutura flutuante, compreendendo pelo menos um cilindro hidráulico de ação dupla (1) que é conectado ao dispositivo (2) que deve ter o levanta- mento compensado, uma unidade de energia hidráulica (3) para fornecer fluido de pressão hidráulica para o cilindro hidráulico (1), uma unidade de controle (6) que regula as condições de suprimento do fluido de pressão pa- ra o lado atualmente ativo (A, B) do cilindro hidráulico (1), o fluido hidráulico podendo simultaneamente deixar o lado passivo (B, A) do cilindro hidráulico, em que a unidade de energia hidráulica (3) compreende uma unidade de bomba (4) que através dos condutos respectivos (9a, 9b) são conectados aos dois lados (A, B) do cilindro hidráulico (1) para a formação de um siste- ma hidráulico substancialmente fechado, em que o fluido hidráulico distribuí- do pela unidade de bomba (4) para o conduto (9a, 9b) para o lado ativo do cilindro é retirado pelo menos parcialmente do conduto (9b, 9a) para o lado passivo do cilindro, a unidade de controle (6) regulando a saída da bomba (4), e em que o sistema hidráulico compreende adicionalmente meios (11, 12a, 12b) que compensam qualquer diferença volumétrica entre os dois la- dos (A, B) do cilindro hidráulico (1), caracterizado pelo fato de os ditos meios (11, 12a, 12b) serem construídos de forma que os dois condutos (9a, 9b) da unidade de bomba (4) sejam conectados a um acumulador (11) para o fluido hidráulico a fim de receber o fluido de, ou distribuir fluido para o cilindro pas- sivo como necessário, a fim de manter o equilíbrio de fluido entre o lado de sucção e o lado de descarga da unidade de bomba (4)
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, no qual as válvulas (12a, 12b) são dispostas entre os condutos (9a, 9b) e o acumulador (11) age para fechar o acumulador (11) contra o lado ativo do cilindro (A, B) a qual- quer momento e abrir na direção do lado passivo (B, A).
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, no qual as ditas válvulas (12a, 12b) são escolhidas a partir do grupo de válvulas de verifica- ção controladas por pressão (12a, 12b), válvulas controladas eletricamente, válvulas controladas pneumaticamente, e válvulas centrais controladas por pressão.
4. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -3, no qual a unidade de bomba compreende um grupo de deslocamento po- sitivo continuamente variável (4).
5. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -3, no qual a unidade de bomba compreende duas bombas de deslocamento positivo variável (4a, 4b) bombeando para cada lado (A, B) do cilindro hi- dráulico (1), possivelmente em capacidades diferentes.
6. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -3, no qual a unidade de bomba compreende bombas de deslocamento posi- tivo constantes que bombeiam para cada lado do cilindro hidráulico (1) e são acionadas por unidades de energia controladas por velocidade rotativa, pre- ferivelmente motores de corrente alternada controlados por freqüência.
7. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -6, no qual o cilindro hidráulico é um cilindro diferencial (1).
8. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -7, no qual a unidade de bomba compreende uma bomba de baixa pressão (14) alimentando o acumulador (11) a fim de compensar o vazamento do sistema.
9. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, no qual a unidade de bomba compreende a bomba de pressão de controle (15) que supre o bloco de controle da bomba de deslocamento positivo (4) com uma pressão estável.
10. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, no qual a unidade de bomba (13) é conectada a um sistema acumulador de alta pressão (24) para o suprimento adicional de fluido hidráulico para o cilindro hidráulico (1) durante a necessidade de obtenção de uma velocidade de compensação maior.
11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, no qual o siste- ma de acúmulo de alta pressão (24) é carregado por operação passiva do sistema durante a influência de força externa, tal como a partir do sistema de compensação passiva conectado.
12. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, no qual o sistema hidráulico compreende um conduto de derivação (19) fornecido com uma válvula de desligamento (18), o dito conduto de de- rivação sendo disposto entre os condutos (12a, 12b) para o cilindro hidráuli- co (1) para abertura quando o sistema opera no modo passivo.
13. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, no qual o sistema é montado a partir de módulos, preferivelmente com um primeiro módulo compreendendo a unidade de bomba (4) com válvulas (12a, 12b), unidade de controle (6) e preferivelmente um conduto de deriva- ção (19) com a válvula de desligamento (18) e sensores de pressão (9), um segundo módulo compreendendo o acumulador (11) e um terceiro módulo compreendendo o cilindro hidráulico (1).
14. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, no qual a unidade de bomba é substituída por uma unidade de trans- formador hidráulico (23), a dita unidade de transformador sendo conectada a um dispositivo (24) para armazenar a energia recuperada durante a opera- ção passiva e preferivelmente também ativa do sistema.
15. Uso de um sistema como definido em qualquer uma das rei- vindicações 1 a 14, como uma adição a um sistema de compensação passi- va de levantamento para um bloco de coroa em um guindaste de perfuração, ou para a compensação de levantamento de um cordão de perfuração mon- tado em bloco, um guincho, um guindaste, e uma estrutura em forma de A ou subestrutura em forma de A.
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Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101654145B (zh) * 2009-09-30 2012-06-27 宝鸡石油机械有限责任公司 海洋浮式钻井平台天车升沉补偿装置
NO332769B1 (no) 2009-12-15 2013-01-14 Wellpartner Products As Anordning ved sikkerhetskopling for rorstrengoppheng
KR101219575B1 (ko) * 2010-10-05 2013-01-08 주식회사 칸 상하동요 보상장치
KR101219576B1 (ko) * 2010-10-05 2013-01-08 주식회사 칸 상하동요 보상장치
NO339757B1 (no) * 2012-12-10 2017-01-30 Mhwirth As Strekkmaskiner for stigerør med multippel kapasitet
NO342856B1 (no) * 2012-12-12 2018-08-20 Castor Drilling Solution As Anordning for tilkobling og frakobling av en aktiv hivkompenseringsaktuator
KR101462580B1 (ko) * 2013-01-09 2014-11-17 주식회사 칸 해양구조물의 히브컴펜세이터 제어시스템
KR101462582B1 (ko) 2013-01-09 2014-11-17 주식회사 칸 해양구조물의 수직운동보상기 제어시스템
US9688516B2 (en) 2013-03-15 2017-06-27 Oil States Industries, Inc. Elastomeric load compensators for load compensation of cranes
AU2013205798B2 (en) 2013-05-09 2016-02-11 Icon Engineering Pty Ltd Heave compensation and tensioning apparatus, and method of use thereof
GB2515391B (en) * 2013-05-09 2016-03-30 Icon Engineering Pty Ltd Heave compensation and tensioning apparatus, and method of use thereof
US9605694B2 (en) 2013-12-20 2017-03-28 Georgia Tech Research Corporation Energy recapture system for hydraulic elevators
US9732820B2 (en) 2014-03-13 2017-08-15 Oil States Industries, Inc. Load compensator having tension spring assemblies contained in a tubular housing
MY172059A (en) 2014-04-08 2019-11-13 Mhd Offshore Group Sdn Bhd Apparatus to adjust bi-directional hydraulic damping properties for offshore in-line passive heave compensators
AU2014221196B2 (en) 2014-09-02 2016-07-07 Icon Engineering Pty Ltd Coiled tubing lift frame assembly and method of use thereof
CN104763385B (zh) * 2015-04-09 2017-09-19 东北大学 一种全液压势能回收节能型抽油机
CN105800494A (zh) * 2015-07-16 2016-07-27 江苏华帝海洋工程设备制造有限公司 一种新型电控被动波浪补偿装置
CN105398965A (zh) * 2015-12-22 2016-03-16 浙江大学 利用视频测距的海洋平台起重机升沉补偿控制系统及方法
CN105417381A (zh) * 2015-12-22 2016-03-23 浙江大学 直接泵控式电液升沉补偿装置
US10843904B2 (en) 2015-12-22 2020-11-24 Zhejiang University Offshore crane heave compensation control system and method using visual ranging
SG11201806373PA (en) * 2016-02-22 2018-08-30 Safelink As Mobile heave compensator
NO347769B1 (en) * 2016-05-08 2024-03-18 Safelink Ahc As Semi active inline heave compensator
MY195788A (en) * 2016-02-22 2023-02-20 Safelink As Mobile Passive and Active Heave Compensator
NO345631B1 (en) * 2016-02-26 2021-05-18 Castor Drilling Solution As A compensator-tensioner system
CN105715597B (zh) * 2016-03-18 2018-07-20 中冶赛迪工程技术股份有限公司 恒定背压直驱式电液伺服系统及其控制方法
CN106744308B (zh) * 2017-02-27 2019-03-26 广州文冲船厂有限责任公司 波浪补偿装置
US10435963B2 (en) * 2017-06-08 2019-10-08 Aquamarine Subsea Houston, Inc. Passive inline motion compensator
GB2571267B (en) * 2018-02-19 2022-06-15 Marine Electrical Consulting Ltd Offshore energy management system
CN108757610B (zh) * 2018-06-27 2020-04-21 山东大学 一种泵控式半主动升沉补偿系统及其工作方法
CN112645228B (zh) * 2020-12-31 2022-10-14 南通中远海运船务工程有限公司 深水动力定位原油输送装置的绞车控制装置及绞车系统
CN112850530B (zh) * 2020-12-31 2022-10-14 南通中远海运船务工程有限公司 主控制器的控制方法及应用所述主控制器的升沉补偿系统
CN112678703B (zh) * 2020-12-31 2022-10-14 南通中远海运船务工程有限公司 深水动力定位原油输送装置的主控制器及绞车系统
CN113044170B (zh) * 2021-04-02 2022-05-03 江苏科技大学 一种用于海上船舶间平稳装吊的补偿装置及方法
DE102021212457A1 (de) * 2021-11-05 2023-05-11 Van Halteren Technologies Boxtel B.V. Hydraulische Stabilisierungsvorrichtung
CN114940237B (zh) * 2022-05-10 2024-06-21 燕山大学 用于海上平台升沉补偿的控制方法及其张紧器装置
CN119503084B (zh) * 2024-09-30 2025-10-03 中国船舶集团华南船机有限公司 一种栈桥互动补偿方法

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3718316A (en) * 1970-09-04 1973-02-27 Vetco Offshore Ind Inc Hydraulic-pneumatic weight control and compensating apparatus
US3721293A (en) * 1971-02-16 1973-03-20 Vetco Offshore Ind Inc Compensating and sensing apparatus for well bore drilling vessels
US3793835A (en) * 1972-02-02 1974-02-26 Vetco Offshore Ind Inc Variable rate hydraulic-pneumatic weight control and compensating apparatus
US3902319A (en) * 1973-09-06 1975-09-02 Olmsted Products Co Method and apparatus for instantaneously isolating a fluid operated load applying cylinder from its source
US3948486A (en) * 1973-09-07 1976-04-06 Institut Francaise Du Petrole, Des Carburants Et Lubrifiants New device for applying a determined force to an element connected to an installation subjected to alternating movements
GB1397880A (en) * 1973-10-09 1975-06-18 Brown Brothers & Co Ltd Heave compensating device for marine
US3905580A (en) * 1973-10-09 1975-09-16 Global Marine Inc Heave compensator
US3912227A (en) * 1973-10-17 1975-10-14 Drilling Syst Int Motion compensation and/or weight control system
US4049239A (en) * 1975-12-08 1977-09-20 Exxon Production Research Company Drill spring tension limiting device for floating drilling vessels
FR2344490A1 (fr) * 1976-03-18 1977-10-14 Elf Aquitaine Dispositif de compensation des variations de distance entre un objet flottant sur l'eau et le fond de celle-ci
GB1586842A (en) * 1977-10-20 1981-03-25 Hydraulik Brattvaag As Apparatus for transferring cargo between an ocean-located unit and a vessel
US4268013A (en) * 1978-06-12 1981-05-19 Nl Industries, Inc. Crane motion compensator
GB2053127B (en) * 1979-06-19 1983-02-02 Gec Elliott Mech Handling Motion compensating system
US4382361A (en) * 1980-05-06 1983-05-10 Deepsea Ventures, Inc. Ocean floor dredge system having a pneumohydraulic means suitable for providing tripping and heave compensation modes
US4594853A (en) * 1984-03-12 1986-06-17 Wave Power Industries Wave powered generator
US4545437A (en) * 1984-04-09 1985-10-08 Shell Offshore Inc. Drilling riser locking apparatus and method
US4557332A (en) * 1984-04-09 1985-12-10 Shell Offshore Inc. Drilling riser locking apparatus and method
US4617998A (en) * 1985-04-08 1986-10-21 Shell Oil Company Drilling riser braking apparatus and method
US4616707A (en) * 1985-04-08 1986-10-14 Shell Oil Company Riser braking clamp apparatus
US4962817A (en) * 1989-04-03 1990-10-16 A.R.M. Design Development Active reference system
US5846028A (en) * 1997-08-01 1998-12-08 Hydralift, Inc. Controlled pressure multi-cylinder riser tensioner and method
US6325159B1 (en) * 1998-03-27 2001-12-04 Hydril Company Offshore drilling system
EP1036914A1 (en) * 1999-03-16 2000-09-20 Single Buoy Moorings Inc. Method for installing a number of risers or tendons and vessel for carrying out said method
DE10026728A1 (de) * 1999-11-24 2001-05-31 Mannesmann Rexroth Ag Freikolbenmotor
WO2001077000A1 (en) 2000-04-05 2001-10-18 Cooper Cameron Corporation Active deployment system and method
IES20000493A2 (en) * 2000-06-16 2002-02-06 Wavebob Ltd Wave energy converter
DE10034238A1 (de) * 2000-07-13 2002-01-31 Mannesmann Rexroth Ag Hydrotransformator
US6648074B2 (en) * 2000-10-03 2003-11-18 Coflexip S.A. Gimbaled table riser support system
NO337346B1 (no) * 2001-09-10 2016-03-21 Ocean Riser Systems As Fremgangsmåter for å sirkulere ut en formasjonsinnstrømning fra en undergrunnsformasjon
NO315807B3 (no) * 2002-02-08 2008-12-15 Blafro Tools As Fremgangsmate og anordning ved arbeidsrorkopling
US7231981B2 (en) * 2003-10-08 2007-06-19 National Oilwell, L.P. Inline compensator for a floating drill rig
GB0509993D0 (en) * 2005-05-17 2005-06-22 Bamford Antony S Load sharing riser tensioning system
WO2007145503A1 (en) * 2006-06-16 2007-12-21 Itrec B.V. Heave motion compensation

Also Published As

Publication number Publication date
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WO2007139394A1 (en) 2007-12-06
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EP2029424A4 (en) 2014-04-23
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US20100050917A1 (en) 2010-03-04

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