CN107054576A - 半潜式可瞭望的防倾型钻井平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻井平台。一种半潜式可瞭望的防倾型钻井平台，包括两个横撑连接在一起的浮箱，所述浮箱上设有立柱，所述立柱上支撑有甲板，甲板上设有观测平台和连接孔的钻井设备固定耳，所述浮箱通过轴销铰接有吊杆，所述吊杆下端连接有止倾重块，所述吊杆和浮箱之间设有阻止吊杆朝向半潜式可瞭望的防倾型钻井平台的重心线所在且同轴销平行的平面转动的止转块，所述观测平台上以球面配合的方式铰接有望远镜固定杆，所述望远镜固定杆上固定有望远镜。本发明具有观察方便、固定设备时方便、朝有的方向倾斜时能够快速复位的优点，解决了现有的钻井平台通过焊接方式固定设备不便和无论朝那个方向产生倾斜时都不能够快速复位的问题。

Description

半潜式可瞭望的防倾型钻井平台

技术领域

本发明涉及钻井平台，尤其涉及一种半潜式可瞭望的防倾型钻井平台。

背景技术

半潜式钻井平台，又称立柱稳定式钻井平台。大部分浮体没于水面下的一种小水线面的移动式钻井平台，是从座底式钻井平台演变而来的。在中国专利申请号为2008100561551的专利文件中即公开了一种现有的钻井平台。钻井平台由平台本体（又称甲板）、立柱和浮箱组成。平台上设有钻井机械设备、器材和生活舱室等，供钻井工作用。平台本体高出水面一定高度，以免波浪的冲击。浮箱提供主要浮力，沉没于水下以减小波浪的扰动力。平台本体与浮箱之间连接的立柱，具有小水线面的剖面。

现有的钻井平台存在以下不足：不能够方便地观察远处海域的情况；钻井设备是焊接在甲板上的，移除时不便；受风让影响而产生倾斜时不能够加速复位；进行发电时是通过内燃机（多为柴油机）活塞推动曲柄，把气缸的直线运动转化为曲柄的旋转运动，曲柄旋转去驱动发电机，该发电方式的缺点是：燃料点火时，活塞转到顶点附件，曲轴在顶点附件承担气缸的最高压力，摩擦损耗很大，总效率下降很明显。

发明内容

本发明的第一个发明目的旨在提供一种能够方便地进行望远的、固定设备时方便性、朝有的方向倾斜时能够快速复位的半潜式可瞭望的防倾型钻井平台，解决了现有的钻井平台望远不便、通过焊接方式固定设备不便和无论朝那个方向产生倾斜时都不能够快速复位的问题。

本发明的第二个目的旨在进一步提供一种不需要曲轴驱动进行发电的半潜式可瞭望的防倾型钻井平台，解决了现有的钻井平台通过发动机驱动曲柄发电所存在的问题。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种半潜式可瞭望的防倾型钻井平台，包括两个横撑连接在一起的浮箱，所述浮箱上设有立柱，所述立柱上支撑有甲板，其特征在于，所述甲板上设有观测平台和连接孔的钻井设备固定耳，所述浮箱通过轴销铰接有吊杆，所述吊杆下端连接有止倾重块，所述吊杆和浮箱之间设有阻止吊杆朝向半潜式可瞭望的防倾型钻井平台的重心线所在且同轴销平行的平面转动的止转块，所述观测平台上以球面配合的方式铰接有望远镜固定杆，所述望远镜固定杆上固定有望远镜。固定钻井设备时，通过螺栓穿过钻井设备连接耳上的连接孔和钻井设备上的连接孔后同螺母连接在一起来实现固定，从而起到提高拆卸时的方便性的作用。甲板处于水平状态时，两个止倾重块所产生的力矩大小相等方向相反，不会影响甲板的现有平衡，当产生倾斜即一端上升另一端下降时，位于被举高一端的止倾重块所产生的力矩为驱动本发明复位且力臂变长、降低的一端的止倾重块所产生的力矩为驱动本发明倾斜且力臂缩小，最后二者产生的力矩的矢量和为驱动甲板恢复水平，从而起到加速复位的作用，也即提高了抗风浪能力。设置观测台和望远镜固定杆对望远镜进行固定，观测时不需要拿着望远镜，从而使得观测尤其是长时间观测时省力。望远镜固定杆球面铰接在观测平台上，使得能够根据观测方向的需要而大范围地转到望远镜方向。

作为优选，所述连接孔穿设有固定螺栓，所述固定螺栓上连接有螺母，所述螺母包括环形螺母本体和设置在螺母本体内周面上的内螺纹，所述螺母本体的内周面上设有沿螺母的一端延伸至另一端的通槽，所述通槽将所述内螺纹沿螺母本体的周向断开，所述螺母本体设有穿过所述通槽的一侧侧壁后螺纹连接在通槽的另一侧侧壁上的通槽槽宽调节螺钉。自带螺栓螺母，能够提高使用时的方便性。本技术方案中的螺母使用时，在螺母锁紧后再锁紧通槽槽宽调节螺钉而使得通槽宽度缩小，缩小的结果为使得内螺纹的更紧地抱紧在固定螺栓上，从而使得螺母和固定螺栓之间不容易产生松动。需要转动螺母时则松开通槽槽宽调节螺钉。

作为优选，所述通槽有两条。锁紧效果要且度螺纹的破坏效果小。

作为优选，所述两条通槽沿螺母本体的周向均匀分布。能够有效防止螺母产生局部脆弱现象。

作为优选，螺母本体的外周面上设有助力槽。驱动螺母转动时方便。

本发明还包括发电系统，所述发电系统包括发电机、驱动发电机的轮机系统和四个驱动轮机系统的四冲程的发动机气缸，四个所述发动机气缸的缸体通过气缸架连接在一起，所述气缸的缸体穿设在第一温差发电管的高温端内，所述气缸架设有滑槽和连接在滑槽内的滑轮，所述四个发动机气缸中的两个发动机气缸的活塞在做功冲程驱动所述滑轮向一侧滑动、另外两个发动机气缸的活塞在做功冲程驱动所述滑轮向另一侧滑动，所述轮机系统包括驱动所述发电机发电的水轮机和驱动水轮机旋转的循环液流机构，所述循环液流机构包括液压活塞和稳定流向水轮机的液流压力的多级限压机构，所述液压活塞同所述滑轮连接在一起。流体轮机由于不是热机，不受卡诺极限的限制，且管道中的流体轮机也不受贝兹极限的限制，由于避免了在曲轴顶点发力的难题，其流体动能到旋转机械能的转换效率极高，轻易达92%，甚至达98%。现代的水电站，其流体动能-旋转动能的转换效率，基本上都是百分之九十几。也即，曲轴造成的效率损耗，在流体轮机上基本不存在。从而客服了曲轴驱动的不足。通过设置第一温差发电管且通过第一温差发电管的高温端去吸收发动机气缸的热量进行发电，实现发动机气缸冷却的同时实现了将热能回收为电能以便进行利用。而现有的发动机气缸的热量都是额外地耗费能量去处理且热量为浪费了的（多为水冷）。设计多级限压机构能够使得流经水轮机的水压的稳定性好。

作为优先，所述循环液流机构还包括外储液箱、升压箱和位于外储液箱内的内储液箱，所述内储液箱内设有缸体段，所述液压活塞同所述缸体段密封滑动连接在一起，所述液压活塞将所述内储液箱分隔为两个液压腔，所述液压腔通过朝向液压腔内开启的第一单向阀同所述外储液箱连通，所述液压腔通过朝向升压箱内开启的第二单向阀同所述升压箱连通，所述多级限压机构设置在所述升压箱上，所述升压箱设有同所述外储液箱连通的回流通道，所述水轮机设置在所述回流通道内。

作为优先，所述发电机连接在所述外储液箱的外部，所述发电机的转轴伸入所述外储液箱内后同所述水轮机的转轴连接在一起，所述外储液箱内密封连接有弹性密封套设在所述发电机的转轴上的锥形密封套。进行密封装配时方便。由于密封套为弹性结构，产生磨损后能够在弹力的作用下进行补偿，故不容易产生密封不良现象。

作为优先，所述发电机、锥形密封套和外储液箱的箱壁之间形成密封腔，所述密封腔设有同弹性气囊连接在一起的气道。安装时先使气囊压扁，然后进行装配，装配好后松开气囊，气囊产生吸气作用从而使得密封腔内产生负压，从而起到提高密封效果的作用。

作为优先，所述多级限压机构包括至少两个限压储能缸，所述限压储能缸包括设有进液口的储能缸缸体、位于储能缸缸体内的储能缸活塞和驱动活塞朝向进液口移动的储能弹簧，所述储能缸缸体的侧壁上还设有泄流口，所述储能缸活塞设有朝向进液口所在侧开启的第三单向阀，所有的限压储能缸通过一个限压储能缸的进液口同另一个限压储能缸的泄压口连接在一起的方式串联连接在一起，第一个限压储能缸的进液口同升压箱连通。当升压箱内的压力升高时，驱动第一个限压储能缸内的储能弹簧压缩储能且实现限压，当压力上升到第一个限压储能缸的进液口同液流口连通时，液体经液流口流向第二个限压储能缸的进液口，第二个限压储能缸进行同上述第一个限压储能缸的储能限压过程，以此类推，直到压力稳定在只能够使第一个限压储能缸的储能缸活塞同液流口对齐的位置。当压力下降时则各级限压储能缸中的弹簧释放能量且使限压储能缸缸体内的液体回流到升压箱内。本技术方案限压效果好，且进行限压时能够进能量进行储存使得在压力降低时进行释放而维持压力稳定。

作为优先，所述泄压口设有一个出口端、至少两个沿储能缸缸体深度方向分布的进口端和将所有的进口端同出口端连通沿储能缸缸体深度方向延伸的圆柱形连通段，所述连通段内可转动地密封连接有同所述出口端连通的调压管，所述调压管同每一个所述进口端等高的部位都设有连通孔，所述连通孔沿所述调压管的周向错开。能够通过使不同的液流口同连通孔对齐来调整所需要限压的压力大小。

作为优先，所述缸体段设有同液压活塞配合的内表面层，所述内表面层同第二温差发电管的高温端连接在一起。能够对缸体段进行降温、避免液压活塞连续运动导致温升过高而损坏。同时该产生的热量能够转化为电能进行利用。

本发明具有下述优点：能够提高固定拆卸钻井设备时方便性；在有的方向产生倾斜时能够快速复位；发电系统实现了将气缸的机械运动能量转为为电能；实现了无曲轴对旋转发电机的驱动而实现发电；发动机气缸工作时的温度上升能够转换为电能进行利用；循环液流机构的压力稳定性好；观测时不需要拿望远镜，使得观测时省力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为螺母的轴向示意图。

图3为发电系统的放大示意图。

图4为多级限压机构的放大的示意图。

图5为限压储能缸的放大示意图。

图6为图3的C处的局部放大示意图。

图中：发动机气缸1、发动机气缸的缸体11、发动机气缸的活塞12、发电机2、发电机的转轴21、轮机系统3、循环液流机构31、外储液箱311、气道3111、补液腔3113、升压箱312、回流通道3121、内储液箱313、缸体段3131、液压活塞3132、内表面层3133、液压腔3134、第二温差发电管314、连杆315、第一单向阀316、第二单向阀317、密封套318、密封腔319、气囊310、水轮机32、观测平台4、望远镜固定杆41、望远镜42、气缸架5、第一温差发电管51、滑槽52、滑轮53、甲板6、横撑61、浮箱62、止转块621、立柱63、设备固定耳64、连接孔641、发电系统65、固定螺栓66、轴销67、吊杆68、止倾重块69、螺母7、螺母本体71、内螺纹72、通槽73、通槽的一侧侧壁731、通槽的另一侧侧壁732、通槽槽宽调节螺钉74、助力槽75、多级限压机构9、第一个限压储能缸91-1、第二个限压储能缸91-2、进液口911、储能缸缸体912、储能缸活塞913、储能弹簧914、泄流口915、出口端9151、进口端9152、连通段9153、调压管916、连通孔9161、第三单向阀917。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

参见图1，一种半潜式可瞭望的防倾型钻井平台，包括两个浮箱62。两个浮箱62通过横撑61连接在一起。浮箱62上设有立柱63。立柱63上支撑有甲板6。甲板6上设有钻井设备固定耳64和发电系统65。钻井设备固定耳64设连接孔641。连接孔641穿设有固定螺栓66。固定螺栓66螺纹连接有螺母7。发电系统65包括发动机气缸1、发电机2和轮机系统3。浮箱62的底壁上通过轴销67铰接有吊杆68。吊杆68下端连接有止倾重块69。浮箱62的底壁还设有止转块621。吊杆68处于竖直状态时同止转块621抵接在一起。止转块621位于吊杆的靠近半潜式可瞭望的防倾型钻井平台的重心线所在且同轴销平行的平面S的一侧。甲板6上设有观测平台4。观测平台4焊接在甲板上。观测平台4上以球面配合的方式铰接有望远镜固定杆41。望远镜固定杆41上固定有望远镜42。使用时通过望远镜进行观察周边海域。

参见图2，螺母7包括环形螺母本体71和设置在螺母本体内周面上的内螺纹72。螺母本体71的内周面上设有两条通槽73。通槽73从沿螺母7的轴向一端延伸至另一端。通槽73将内螺纹72沿螺母本体71的周向断开。螺母本体71设有穿过通槽的一侧侧壁731后螺纹连接在通槽的另一侧侧壁732上的通槽槽宽调节螺钉74。两条通槽73沿螺母本体71的周向均匀分布。螺母本体71的外周面上设有助力槽75。

参见图1，固定钻井设备时，通过固定螺栓穿过钻井设备连接耳上的连接孔和钻井设备上的连接孔后同螺母连接在一起来实现固定。甲板处于水平状态时，两个止倾重块所产生的力矩大小相等方向相反，不会影响甲板的现有平衡，当产生倾斜即一端上升另一端下降时，位于被举高一端的止倾重块所产生的力矩为驱动本发明复位且力臂变长、降低的一端的止倾重块所产生的力矩为驱动本发明倾斜且力臂缩小，最后二者产生的力矩的矢量和为驱动甲板恢复水平，从而起到加速复位的作用。

参见图3，发动机气缸1有四个且为四冲程气缸。四个发动机气缸1通过气缸架5连接在一起。发动机气缸的缸体11穿设在第一温差发电管51的高温端内，根据4个发动机气缸的布局，可以通过一个第一温差发电管51的高温端同时套住4个发动机气缸的缸体，也可以设置四个第一温差发电管使四个第一温差发电管的高温端一一对应地套在4个发动机气缸的缸体上。第一温差发电管51的电源输出端通过充电器给蓄电池充电供给船照明用。气缸架5设有滑槽52和连接在滑槽内的滑轮53。四个发动机气缸1中的两个发动机气缸的活塞12在做功冲程驱动滑轮53向左侧滑动、另外两个气缸的活塞在做功冲程驱动滑轮53向右侧滑动，具体为：四个发动机气缸在做功、排气、进气、压缩四个冲程，四个发动机气缸1之间位项相差90度，工作状态在四缸之间循环轮转，从而推动滑轮53沿滑槽52做直线往复运动。

轮机系统3包括循环液流机构31和水轮机32。循环液流机构31包括外储液箱311、升压箱312和位于外储液箱内的内储液箱313和多级限压机构9。升压箱312和内储液箱313都位于外储液箱311内。内储液箱313内设有缸体段3131。缸体段3131设有同液压活塞3132密封滑动连接在一起的内表面层3133。内表面层3133同第二温差发电管314的高温端连接在一起。第二温差发电管314的电源输出端通过充电器给蓄电池充电供给船照明用。液压活塞3132通过连杆315同滑轮53连接在一起。液压活塞3132将内储液箱313分隔为两个液压腔3134。液压腔3134通过朝向液压腔内开启的第一单向阀316同外储液箱311连通。液压腔3134通过朝向升压箱内开启的第二单向阀317同升压箱312连通。多级限压机构9设置在升压箱312上。升压箱312设有同外储液箱311连通的回流通道3121。水轮机32设置在回流通道3121内。发电机2固定在外储液箱31的外部。发电机的转轴21伸进外储液箱311后同水轮机的转轴321连接在一起，具体为花键连接。外出液箱311同补液腔3113连通。

多级限压机构9包括至少两个限压储能缸9本实施例中为两个限压储能缸，两个限压储能缸为第一个限压储能缸91-1和第二个限压储能缸91-2。限压储能缸包括设有进液口911的储能缸缸体912、位于储能缸缸体内的储能缸活塞913和驱动活塞朝向进液口移动的储能弹簧914。第一个限压储能缸91-1的进液口同升压箱312连通。

参见图4，储能缸缸体912的侧壁上还设有泄流口915。泄压口泄流口915设有出口端9151、进口端9152和圆柱形连通段9153。进口端9152有6个。6个进口端9152沿储能缸缸体912深度方向分布。连通段9153为沿储能缸缸体912深度方向延伸的圆柱形。连通段9153将所有的进口端9152同出口端9151连通。连通段9153内可转动地密封连接有同出口端9151连通的调压管916。储能缸活塞913设有朝向进液口侧开启的第三单向阀917。第二个限压储能缸91-2的进液口同第一个限压储能缸91-1的泄压口的出口端9151连接在一起而实现串联连接在一起。

参见图5，调压管916设有6个同每一个所述进口端等高的部位都设有连通孔9161。6个连通孔9161同6个进口端9152一一对应地等高。6个连通孔9161沿调压管916的周向错开。

参见图3到图5，进行限压的过程为，首先进行压力设定，具体设定过程为：根据需要限压到的压力（即压强）要求，转到调压管916到同所需要的压力对应的进口端9152等高的连通孔9161同该进口端9152对齐，使得该进口端9152同出口端9151连通（没有同连通孔9161对齐的进口端9152则不被调压管916封堵住）。压力=弹簧同对应进口端9152对齐时的弹力除以限压缸活塞的面积。

限压的过程为：当升压箱312内的压力升高时，驱动第一个限压储能缸内的储能弹簧压缩储能且实现限压，当压力上升到第一个限压储能缸的储能缸活塞移同出口端连通的进口端同进液口连通时，液体经液流口流向第二个限压储能缸的进口端，第二个限压储能缸进行同第一个限压储能缸的储能限压过程，以此类推，直到压力稳定在只能够使第一个限压储能缸的储能缸活塞同可以溢流的液流口进口端对齐的位置，从而实现限压。当压力下降时则各级限压储能缸中的弹簧释放能量且使限压储能缸缸体内的液体回流到升压箱内。

参见图6，外储液箱311内密封连接有锥形密封套318。密封套318位弹性橡胶套。密封套318弹性密封套设在发电机的转轴21上。发电机2、锥形密封套318和外储液箱311的箱壁之间形成密封腔319。密封腔319设有同弹性气囊310连接在一起的气道3111。

通过密封套318对发电机的转轴进行密封的过程为。装配过程中按压住气囊310使气囊容积缩小，然后将发电机的转轴伸入密封套318同水轮机的转轴321连接在一起，使得密封套318密封套设在发电机的转轴上，且使形成密封腔319，然后松开气囊310，气囊在自身弹力的作用下撑开，撑开结果为在密封腔内产生负压，从而使得密封套318更加可靠地密封在发电机的转轴上。

参见图3，本发明发电的过程为，四个发动机气缸驱动滑轮做左右方向的往复直线运动，滑轮驱动液压活塞做左右方向的往复直线运动，活塞做直线往复运动时驱动液体以外储液箱→内储液箱→升压箱→外储液箱之间进行单向循环，从而驱动水轮机32旋转，水轮机驱动发电机发电。

Claims (10)

1.一种半潜式可瞭望的防倾型钻井平台，包括两个横撑连接在一起的浮箱，所述浮箱上设有立柱，所述立柱上支撑有甲板，其特征在于，所述甲板上设有观测平台和连接孔的钻井设备固定耳，所述浮箱通过轴销铰接有吊杆，所述吊杆下端连接有止倾重块，所述吊杆和浮箱之间设有阻止吊杆朝向半潜式可瞭望的防倾型钻井平台的重心线所在且同轴销平行的平面转动的止转块，所述观测平台上以球面配合的方式铰接有望远镜固定杆，所述望远镜固定杆上固定有望远镜。

2.根据权利要求1所述的半潜式可瞭望的防倾型钻井平台，其特征在于，所述连接孔穿设有固定螺栓，所述固定螺栓上连接有螺母，所述螺母包括环形螺母本体和设置在螺母本体内周面上的内螺纹，所述螺母本体的内周面上设有沿螺母的一端延伸至另一端的通槽，所述通槽将所述内螺纹沿螺母本体的周向断开，所述螺母本体设有穿过所述通槽的一侧侧壁后螺纹连接在通槽的另一侧侧壁上的通槽槽宽调节螺钉。

3.根据权利要求2所述的半潜式可瞭望的防倾型钻井平台，其特征在于，所述通槽有两条。

4.根据权利要求1或2或3所述的半潜式可瞭望的防倾型钻井平台，其特征在于，还包括发电系统，所述发电系统包括发电机、驱动发电机的轮机系统和四个驱动轮机系统的四冲程的发动机气缸，四个所述发动机气缸的缸体通过气缸架连接在一起，所述气缸的缸体穿设在第一温差发电管的高温端内，所述气缸架设有滑槽和连接在滑槽内的滑轮，所述四个发动机气缸中的两个发动机气缸的活塞在做功冲程驱动所述滑轮向一侧滑动、另外两个发动机气缸的活塞在做功冲程驱动所述滑轮向另一侧滑动，所述轮机系统包括驱动所述发电机发电的水轮机和驱动水轮机旋转的循环液流机构，所述循环液流机构包括液压活塞和稳定流向水轮机的液流压力的多级限压机构，所述液压活塞同所述滑轮连接在一起。

5.根据权利要求4所述的半潜式可瞭望的防倾型钻井平台，其特征在于，所述循环液流机构还包括外储液箱、升压箱和位于外储液箱内的内储液箱，所述内储液箱内设有缸体段，所述液压活塞同所述缸体段密封滑动连接在一起，所述液压活塞将所述内储液箱分隔为两个液压腔，所述液压腔通过朝向液压腔内开启的第一单向阀同所述外储液箱连通，所述液压腔通过朝向升压箱内开启的第二单向阀同所述升压箱连通，所述多级限压机构设置在所述升压箱上，所述升压箱设有同所述外储液箱连通的回流通道，所述水轮机设置在所述回流通道内。

6.根据权利要求5所述的半潜式可瞭望的防倾型钻井平台，其特征在于，所述发电机连接在所述外储液箱的外部，所述发电机的转轴伸入所述外储液箱内后同所述水轮机的转轴连接在一起，所述外储液箱内密封连接有弹性密封套设在所述发电机的转轴上的锥形密封套。

7.根据权利要求6所述的半潜式可瞭望的防倾型钻井平台，其特征在于，所述发电机、锥形密封套和外储液箱的箱壁之间形成密封腔，所述密封腔设有同弹性气囊连接在一起的气道。

8.根据权利要求4所述的半潜式可瞭望的防倾型钻井平台，其特征在于，所述多级限压机构包括至少两个限压储能缸，所述限压储能缸包括设有进液口的储能缸缸体、位于储能缸缸体内的储能缸活塞和驱动活塞朝向进液口移动的储能弹簧，所述储能缸缸体的侧壁上还设有泄流口，所述储能缸活塞设有朝向进液口所在侧开启的第三单向阀，所有的限压储能缸通过一个限压储能缸的进液口同另一个限压储能缸的泄压口连接在一起的方式串联连接在一起，第一个限压储能缸的进液口同升压箱连通。

9.根据权利要求8所述的半潜式可瞭望的防倾型钻井平台，其特征在于，所述泄压口设有一个出口端、至少两个沿储能缸缸体深度方向分布的进口端和将所有的进口端同出口端连通沿储能缸缸体深度方向延伸的圆柱形连通段，所述连通段内可转动地密封连接有同所述出口端连通的调压管，所述调压管同每一个所述进口端等高的部位都设有连通孔，所述连通孔沿所述调压管的周向错开。

10.根据权利要求4所述的半潜式可瞭望的防倾型钻井平台，其特征在于，所述缸体段设有同液压活塞配合的内表面层，所述内表面层同第二温差发电管的高温端连接在一起。