CN106939771A - 一种升沉补偿系统用锁止装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例适用于钻井装备技术领域，提供了一种升沉补偿系统用锁止装置。该锁止装置用于将可相对移动的游车支架与大钩支架进行相互锁止，其包括分别安装在游车支架两侧上的锁紧机构和安全锁止机构，锁紧机构的一端可移动地穿设于游车支架与大钩支架中,当锁紧机构的一端穿过游车支架与大钩支架之后，由安全锁止机构进行锁止。本发明通过锁紧机构将游车支架与大钩支架相互锁紧后，再利用安全锁止机构将锁紧机构锁止，从而将游车支架与大钩支架相互锁固在一起，在起下钻作业过程中误操作时起到保护作用，并能够在起下钻作业过程中防止锁紧机构意外脱出游车支架与大钩支架，保证起下钻作业的安全顺利进行。

Description

一种升沉补偿系统用锁止装置

技术领域

本发明属于钻井装备技术领域，尤其涉及一种升沉补偿系统用锁止装置。

背景技术

深海钻井所采用的半潜式钻井平台和钻井浮船在波浪的作用下产生周期性的升沉运动，使钻柱上下往复运动，引起井底钻压的变化，甚至使钻头脱离井底影响钻进的效率，降低钻头和钻杆寿命，产生操作的安全隐患，在恶劣天气下甚至导致无法钻进和被迫停工，造成了巨大的经济损失。为了减少停工期，降低钻井成本，浮式钻井平台必须对钻柱升沉运动采取适当的补偿措施。

国内对于升沉补偿装置的研究始于上世纪80年代，但大多处于理论研究阶段，均没有进入实质性生产应用。况且，这些研究多集中于系统控制、整体结构设计等方面，具体到进行起下钻作业时，如何将游车和大钩进行安全锁止，保证安全顺利进行起下钻作业，则研究甚少。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于提供一种能保证安全顺利进行起下钻作业的升沉补偿系统用锁止装置。

本发明实施例是这样实现的，提供一种升沉补偿系统用锁止装置，用于将可相对移动的游车支架与大钩支架进行相互锁止，游车支架可移动地套设于大钩支架上；所述锁止装置包括分别安装在游车支架两侧上的锁紧机构和安全锁止机构，所述锁紧机构的一端可移动地穿设于游车支架与大钩支架中,当所述锁紧机构的一端穿过游车支架与大钩支架之后，由所述安全锁止机构进行锁止。

进一步地，所述锁紧机构包括液压缸、连接球、连接球侧盖以及锁紧销；

所述液压缸的缸体一端安装在所述游车支架的一侧，所述连接球侧盖与所述锁紧销均套设于所述液压缸的缸体内，并相互固定连接，所述连接球可转动地安置于所述连接球侧盖与所述锁紧销构成的球形空间内，所述锁紧销可绕所述连接球的球面转动，所述液压缸的活塞杆穿设所述连接球侧盖，并与所述连接球活动连接，所述液压缸的活塞杆能驱动所述锁紧销穿设于游车支架与大钩支架中。

进一步地，所述液压缸的活塞杆通过销轴与所述连接球连接。

进一步地，所述液压缸的缸体内设置有前缓冲件和后缓冲件。

进一步地，所述锁紧销内设置有穿至其外壁上的润滑油路。

进一步地，所述安全锁止机构为气缸驱动机构，所述气缸驱动机构包括气缸和锁止销，所述气缸安装于所述游车支架远离所述液压缸的另一侧上，所述气缸的活塞杆与所述锁止销固定连接，当所述液压缸的活塞杆驱动所述锁紧销穿过游车支架与大钩支架之后，所述气缸能驱动所述锁止销插置于所述锁紧销上。

进一步地，所述锁紧销上具有销孔，所述锁止销的下端具有锥度，当所述锁紧销穿过游车支架与大钩支架之后，所述气缸能驱动所述锁止销的下端插置于所述销孔内。

进一步地，所述安全锁止机构为弹簧自锁机构，所述弹簧自锁机构包括弹簧和锁止销，所述弹簧的一端固定于所述游车支架远离所述液压缸的另一侧上，另一端与所述锁止销固定连接，所述锁紧销的前端设有销孔和倒角，所述锁止销的下端具有锥度，所述销孔具有斜度；当所述锁紧销在穿设游车支架与大钩支架前，所述弹簧处于伸长状态，当所述液压缸的活塞杆驱动所述锁紧销的前端穿过游车支架与大钩支架后，并触及所述锁止销的下端时，所述锁紧销的前端与所述锁止销的下端发生相对滑动，使所述弹簧处于压缩状态，当所述液压缸的活塞杆驱动所述锁紧销移动至其上的销孔与所述锁止销的下端相对应后，所述弹簧伸长推动所述锁止销插置于所述销孔内。

本发明实施例与现有技术相比，有益效果在于：本发明通过锁紧机构将游车支架与大钩支架锁紧后，再利用安全锁止机构将锁紧机构锁止，从而将游车支架与大钩支架相互锁固在一起，在起下钻作业过程中误操作时起到保护作用，并能够起下钻作业过程中防止锁紧机构意外脱出游车支架与大钩支架，保证起下钻作业的安全顺利进行。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的升沉补偿系统用锁止装置剖视结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的升沉补偿系统用锁止装置剖视结构示意图；

图3是图2中的A区域放大示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1所示，是本发明实施例一提供的升沉补偿系统用锁止装置，用于将可相对移动的游车支架1与大钩支架2进行相互锁止，游车支架1可移动地套设于大钩支架2上。该锁止装置包括分别安装在游车支架1两侧上的锁紧机构3和安全锁止机构4，锁紧机构3的一端可移动地穿设于游车支架1与大钩支架2中,当锁紧机构3的一端穿过游车支架1与大钩支架2之后，可由安全锁止机构4对其进行锁止，从而将游车支架1与大钩支架2锁固在一起，进而能够将游车与大钩进行锁止，保证起下钻作业的安全顺利进行。

上述实施例中，锁紧机构3包括液压缸30、连接球31、连接球侧盖32以及锁紧销33。液压缸30的缸体301的一端通过连接紧固件安装在游车支架1的一侧，连接球侧盖32与锁紧销33均可滑动地套设于液压缸30的缸体301内，并相互固定连接。连接球31可转动地安置于连接球侧盖32与锁紧销33构成的球形空间内，连接球31的中心点在锁紧销33的轴线上，锁紧销33可绕连接球31的球面转动。液压缸30的活塞杆302穿设连接球侧盖32，并通过销轴4与连接球31活动连接，液压缸30的活塞杆302能驱动锁紧销33穿设于游车支架1与大钩支架2中。液压缸30的缸体301内设置有用于防止液压缸前端盖303与连接球侧盖32发生刚性碰撞的前缓冲件304，以及用于防止液压缸活塞305与液压缸前端盖306发生刚性碰撞的后缓冲件307。在本实施例中，液压缸30可为伸缩液压缸或弹簧复位液压缸，由于液压缸30的活塞杆302通过连接球31与锁紧销33进行柔性球铰连接，锁紧销33可绕连接球31的接触面进行360度转动。因此，锁紧销33各个方向的受力对液压缸活塞305产生的不利影响可通过连接球31的转动来消除，防止液压缸活塞305受力变形而造成液压缸渗漏，延长液压缸30使用寿命。

上述实施例中的安全锁止机构4为气缸驱动机构。该气缸驱动机构4包括气缸41和锁止销42，气缸41安装于游车支架1远离液压缸30的另一侧上，气缸41的活塞杆与锁止销42固定连接。这样，在钻井平台进行起下钻作业，当控制游车支架1移动至使锁紧销33的轴线与大钩支架2的中心孔对齐时，控制液压缸30的活塞杆302驱动锁紧销33伸出，在穿过游车支架1与大钩支架2之后，控制气缸41驱动锁止销42插置于锁紧销33上。具体地，锁紧销33上具有销孔330，锁止销42的一端具有锥度，当锁紧销42穿过游车支架1与大钩支架2之后，便于气缸41驱动锁止销42具有锥度的一端插置于锁紧销33的销孔330内，进而将游车支架1与大钩支架2进行安全锁止，防止起下钻过程中，锁紧销33由于振动或其他因素而意外脱出，保证起下钻作业的安全顺利进行。而在钻井平台需要进行正常钻进作业时，控制气缸41拉动锁止销42缩回后，再控制液压缸30驱动锁紧销33缩回至与大钩支架2脱离后，游车支架1与大钩支架2脱开，升沉补偿系统的升沉补偿功能重新开启。

参见图2与图3所示，是本发明实施例二提供的升沉补偿系统用锁止装置，该实施例的锁紧机构3结构与实施例一相同，而安全锁止机构4为弹簧自锁机构。该弹簧自锁机构包括弹簧43和锁止销42，弹簧43的一端固定于游车支架1远离液压缸30的另一侧上，另一端与锁止销42固定连接，锁止销42能在竖直方向上自由移动。锁紧销33的前端设有销孔330和倒角，锁止销42的下端具有锥度，销孔330具有斜度。当锁紧销33在穿设游车支架1与大钩支架2前，弹簧43处于伸长状态；当液压缸30的活塞杆302驱动锁紧销33伸出，使其前端穿过游车支架1与大钩支架2后，并触及锁止销42的下端时，锁紧销33的前端倒角与锁止销42的下端锥面之间依靠液压缸30的活塞杆302推力而发生相对滑动，使弹簧43处于压缩状态。当液压缸30的活塞杆302驱动锁紧销33移动至其上的销孔330与锁止销42的下端相对应后，弹簧43伸长推动锁止销42插置于销孔330中，将游车支架1和大钩支架2安全锁止，从而能够对锁紧销33在误操作时起到保护作用以及防止锁紧销33在起下钻作业中脱出。

在钻井平台需要进行正常钻进作业时，控制液压缸30的活塞杆302缩回，从而拉动锁紧销33缩回，通过液压缸30的活塞杆302拉动锁止销42下端的锥面与销孔330内的斜面发生相对滑动，从而使锁止销42上移，弹簧43发生收缩。当锁紧销33缩回至其前端的倒角与锁止销42下端的锥面滑动脱开时，弹簧43伸出推动锁止销42，弹簧43恢复至伸长状态；当锁紧销33继续缩回至与大钩支架2脱离后，游车支架1与大钩支架2脱开，升沉补偿系统的升沉补偿功能重新开启。

另外，上述的锁紧销33内设置有穿至其外壁上的润滑油路5，通过润滑油路5可将润滑油传输至锁紧销33的壁面上，减少锁紧销33移动时与游车支架1、大钩支架2之间的摩擦，保证锁紧销33移动顺畅，可有效的保证使用性能，延长使用寿命，节约维修成本。

综上所述，本发明实施例的升沉补偿系统用锁止装置的工作原理为：在钻井平台进行起下钻作业时，通过驱动锁紧销33伸出，将游车支架1和大钩支架2锁紧在一起进行起下钻作业，并通过锁止销42将锁紧销33锁止，防止锁紧销33脱出，保证起下钻作业的安全顺利进行；当需要进行正常钻井作业时，驱动锁止销42缩回，再驱动锁紧销33缩回，使游车支架1和大钩支架2相互脱开，升沉补偿系统的升沉补偿功能重新开启。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种升沉补偿系统用锁止装置，用于将可相对移动的游车支架与大钩支架进行相互锁止，游车支架可移动地套设于大钩支架上；其特征在于，所述锁止装置包括分别安装在游车支架两侧上的锁紧机构和安全锁止机构，所述锁紧机构的一端可移动地穿设于游车支架与大钩支架中,当所述锁紧机构的一端穿过游车支架与大钩支架之后，由所述安全锁止机构进行锁止。

2.如权利要求1所述的升沉补偿系统用锁止装置，其特征在于，所述锁紧机构包括液压缸、连接球、连接球侧盖以及锁紧销；

所述液压缸的缸体一端安装在所述游车支架的一侧，所述连接球侧盖与所述锁紧销均套设于所述液压缸的缸体内，并相互固定连接，所述连接球可转动地安置于所述连接球侧盖与所述锁紧销构成的球形空间内，所述锁紧销可绕所述连接球的球面转动，所述液压缸的活塞杆穿设所述连接球侧盖，并与所述连接球活动连接，所述液压缸的活塞杆能驱动所述锁紧销穿设于游车支架与大钩支架中。

3.如权利要求2所述的升沉补偿系统用锁止装置，其特征在于，所述液压缸的活塞杆通过销轴与所述连接球连接。

4.如权利要求2所述的升沉补偿系统用锁止装置，其特征在于，所述液压缸的缸体内设置有前缓冲件和后缓冲件。

5.如权利要求2所述的升沉补偿系统用锁止装置，其特征在于，所述锁紧销内设置有穿至其外壁上的润滑油路。

6.如权利要求2至5中任意一项所述的升沉补偿系统用锁止装置，其特征在于，所述安全锁止机构为气缸驱动机构，所述气缸驱动机构包括气缸和锁止销，所述气缸安装于所述游车支架远离所述液压缸的另一侧上，所述气缸的活塞杆与所述锁止销固定连接，当所述液压缸的活塞杆驱动所述锁紧销穿过游车支架与大钩支架之后，所述气缸能驱动所述锁止销插置于所述锁紧销上。

7.如权利要求6所述的升沉补偿系统用锁止装置，其特征在于，所述锁紧销上具有销孔，所述锁止销的下端具有锥度，当所述锁紧销穿过游车支架与大钩支架之后，所述气缸能驱动所述锁止销的下端插置于所述销孔内。

8.如权利要求2至5中任意一项所述的升沉补偿系统用锁止装置，其特征在于，所述安全锁止机构为弹簧自锁机构，所述弹簧自锁机构包括弹簧和锁止销，所述弹簧的一端固定于所述游车支架远离所述液压缸的另一侧上，另一端与所述锁止销固定连接，所述锁紧销的前端设有销孔和倒角，所述锁止销的下端具有锥度，所述销孔具有斜度；当所述锁紧销在穿设游车支架与大钩支架前，所述弹簧处于伸长状态，当所述液压缸的活塞杆驱动所述锁紧销的前端穿过游车支架与大钩支架后，并触及所述锁止销的下端时，所述锁紧销的前端与所述锁止销的下端发生相对滑动，使所述弹簧处于压缩状态，当所述液压缸的活塞杆驱动所述锁紧销移动至其上的销孔与所述锁止销的下端相对应后，所述弹簧伸长推动所述锁止销插置于所述销孔内。