CN107060663A - 一种基于液压机械的升沉补偿装置及其方案 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于机械和液压的多级组合型海洋钻井升沉补偿装置，它包括：中间支撑架(3)；球形轴承(4)；上连杆B(5)；上铰链(6)；上连杆A(7)；液压作动杆(8)；液压缸(9)；球形轴承(10)；上支撑架(11)；下连杆A(12)；下铰链(13)；下连杆B(14)；球形轴承(15)；下支撑架(16)；液压‑气液蓄能器系统，包括气液蓄能器(17)、工控计算机系统(18)、液压油泵(19)、液压油管控制阀门(20)、压力传感器(23)、平台其它传感器(24)。本发明的优点是补偿结构竖直并排设置，补偿距离大、寿命长且工作稳定；混合使用了主动式和被动式补偿，保证了补偿的精度和较低的能耗，能够应对复杂的海况。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于机械和液压的多级组合型海洋钻井升沉补偿装置及其方案
背景技术
在海洋钻井采油过程中，平台受到风、浪、流等载荷，会发生升沉、纵荡、横荡等六个自由度的运动，其中升沉运动对钻井采油作业影响最大。升沉运动是平台相对于海面的上下起伏运动。当平台在海上钻井作业、张紧作业、起吊作业或遭遇较大风浪时都会产生剧烈的升沉运动，导致钻柱系统上的大钩的负荷发生较大波动，进而影响钻头在井底的钻压，严重时甚至会使钻头损坏或脱离井底，增加作业成本、降低钻井效率。为避免或减少以上情况出现，必须采取一定的措施对钻井系统的升沉运动进行补偿，因此需要一种能克服以上问题的升沉补偿装置。升沉补偿装置一般分为三类：主动式、半主动式、被动式。主动式补偿精度最高，结构相对简单，但消耗能量较大；半主动式补偿精度次之，消耗能量较少，但结构一般复杂，需要特制的天车系统；被动式完全不消耗能量，依靠机械结构对其进行补偿，但难以解决低频的运动，精度较差，应用较少。当前，主动式和半主动式补偿系统的动力多来自液压系统，但以往的系统中，往往只设计少数几个液压缸，导致单个液压缸压力较大，容易产生漏液的问题；同时，可转动的液压系统虽然有较大的补偿距离，但液压缸必须采用挠性液压管，增大了损坏的可能性；液压缸必须承受转动时产生的横向振动，降低了其使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提出一种基于液压机械结构的具有补偿距离长、结构稳定性高和寿命长等优点的的半主动式升沉补偿装置及其方案。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种基于液压机械的升沉补偿装置，它包括：大钩,大钩下悬挂钻井系统；连接大钩的游车；连接游车的中间支撑架，游车和中间支撑架可以上下移动，实现升沉补偿的功能，运动的力由液压系统提供；球形轴承连接中间支撑架和上连杆B，上连杆B可绕球形轴承自由转动；上连杆B通过上铰链与上连杆A相连，上连杆A与上连杆B可绕上铰链自由转动；上连
杆A通过球形轴承连接于上支撑架，上连杆A可绕球形轴承自由转动，多个连杆和铰链组成的结构保持装置的稳定性；液压作动杆上下分别连接液压缸和中间支撑架，下液压作动杆和液压缸连接方式相同；液压缸上连接于上支撑架；两组8支液压作动筒均匀竖直分布于上下两个空腔，所有液压作动杆均连接于中间支撑架；下连杆A通过下铰链与下连杆B；下连杆B通过球形轴承连接于下支撑架,上下连杆、铰链连接方式相同。
所述连杆、铰链系统可自由转动，保证系统的结构稳定性。
所述的上下支撑架固定在天车上，相对不移动，中间支撑架与游车在其间运动。
所述的液压缸连接于上下固定的支撑架，通过硬质液压油管传递动力，避免损坏
液压-气液蓄能器系统，包括液压作动杆、液压缸、气液蓄能器、工控计算机系统、液压油泵、液压油管控制阀门、液压油管、导线、压力传感器、平台其它传感器。液压系统由主动的液压油泵和被动的气液蓄能器组成，工控计算机系统通过计算来自压力传感器、平台其它传感器的信息，控制液压油泵、液压油管控制阀门产生相应的动作。气液蓄能器能够存储大钩及钻井系统在某些情况下的势能；液压泵和气液蓄能器共同为液压作动筒提供能量，能量输入的分配由工控计算机系统根据相应的信息控制。
所述的液压作动为一个简单系统，独立控制。
一种基于液压机械的升沉补偿装置的方案，它包括以下工作情况:
如图3，当海浪等自然载荷使钻井平台相对钻杆向下运动时，液压缸尾部的压力传感器和平台上其它传感器首先感应到，计算机即根据信息计算，控制液压系统的动力输出，使游车和大钩相对平台向上运动，保持钻井系统相对井底位置基本不变。
如图4，当海浪等自然载荷使钻井平台相对钻杆向上运动时，液压缸尾部的压力传感器和平台上其它传感器首先感应到，计算机即根据信息计算，控制液压系统的动力输出，使游车和大钩相对平台向下运动，保持钻井系统相对井底位置基本不变。
在平台进行钻井作业、起吊作业、张紧作业时产生的升沉运动补偿方式与此类似。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为液压系统示意图。
图3为游车向上运动示意图。
图4为游车向下运动示意图。
图1中：1-大钩、2-游车、3-中间支撑架、4-球形轴承、5-上连杆B、6-上铰链、7-上连杆A、8-液压作动杆、9-液压缸、10-球形轴承、11-上支撑架、12-下连杆A、13-下铰链、14-下连杆B、15-球形轴承、16-下支撑架；
图2中：液压-气液蓄能器系统，包括8-液压作动杆、9-液压缸、17-气液蓄能器、18-工控计算机系统、19-液压油泵、20-液压油管控制阀门、21-液压油管、22-导线、23-压力传感器、24平台其它传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
一种基于液压机械的升沉补偿装置，它包括：大钩1,大钩1下悬挂钻井系统；连接大钩的游车2；连接游车2的中间支撑架3，游车2和中间支撑架3携带大钩1及钻井系统可以上下移动，实现升沉补偿的功能，动力由液压系统提供，工控设备控制；球形轴承4连接中间支撑架和上连杆B5，上连杆B5可绕球形轴承4自由转动；上连杆B5通过上铰链6与上连杆A7相连，上连杆A7与上连杆B5可绕上铰链6自由转动；上连杆A7通过球形轴承10连接于上支撑架11，上连杆A5可绕球形轴承4自由转动，多个连杆和铰链组成的结构保持装置的稳定性；液压作动杆8上下分别连接液压缸9和中间支撑架3，下液压作动杆和液压缸连接方式相同；8支液压缸9上连接于上支撑架11，下连接于下支撑架16；两组8支液压作动筒均匀竖直分布于上下两个空腔，所有液压作动杆均连接于中间支撑架3；下连杆A12通过下铰链与下连杆B13；下连杆B13通过球形轴承15连接于下支撑架16；上下连杆、铰链连接方式相同。
所述连杆、铰链系统可自由转动，形成一个框架，保证系统的结构稳定性。
所述的上下支撑架固定在天车上，相对不移动，中间支撑架与游车在其间运动大。
所述的液压缸9连接于上下固定的支撑架，通过硬质液压油管传递动力，避免损坏
所述液压作动筒竖直均匀分布安装，避免产生横向振动，损坏液压系统。
液压-气液蓄能器系统，包括液压作动杆8、液压缸9、气液蓄能器17、工控计算机系统18、液压油泵19、液压油管控制阀门20、液压油管21、导线22、压力传感器23、平台其它传感器24。液压系统由主动的液压油泵19和被动的气液蓄能器17组成，工控计算机系统18通过计算来自压力传感器23、平台其它传感器24的信息，控制液压油泵19、液压油管控制阀门20产生相应的动作，使液压作动筒伸长或缩短。气液蓄能器能够存储大钩及钻井系统在某些情况下的势能；液压泵和气液蓄能器共同为液压作动筒提供能量，能量输入的分配由工控计算机系统根据相应的信息控制。
所述的液压作动筒单个为一个系统，独立控制。
所述液压系统有8支液压单元，避免单支承受过大压力，造成漏液等问题。
所述液压作动筒，上下各分布4支，增大游车运动距离。
所述液压缸尾部安装压力传感器23。
一种基于液压机械的升沉补偿装置的方案，它包括以下工作情况:
如图3，当海浪等自然载荷使钻井平台相对钻杆向下运动时，位于液压缸尾部的压力传感器感应到压力的变化，将压力信息传向计算机系统，滤波器滤去设备本身的固有噪声，计算机根据信息即时计算，控制液压系统的动力输出，位于中间支撑架上方的液压作动筒收缩、位于中间支撑架下方的液压作动筒伸长，使游车和大钩相对平台向上运动，保持钻井系统相对井底位置基本不变，从而保证井底钻压基本不变。
如图4，当海浪等自然载荷使钻井平台相对钻杆向上运动时，位于液压缸尾部的压力传感器感应到压力的变化，将压力信息传向计算机系统，滤波器滤去设备本身的固有噪声，计算机根据信息即时计算，控制液压系统的动力输出，位于中间支撑架上方的液压作动筒伸长、位于中间支撑架下方的液压作动筒收缩，使游车和大钩相对平台向下运动，保持钻井系统相对井底位置基本不变，从而保证井底钻压基本不变。
在平台进行钻井作业、起吊作业、张紧作业时产生的升沉运动补偿方式与此类似。
在钻井作业过程中，井下的压力传感器测得井下钻压，当钻压减小时，游车即如上所述向下运动，增大钻压；钻压减小时，游车向上运动，减小钻压。
Claims (5)
1.一种基于液压机械的升沉补偿装置，其特征在于：它包括：大钩(1)；连接大钩(1)的游车(2)；连接游车(2)的中间支撑架(3)，游车(2)和中间支撑架(3)可以上下移动；球形轴承(4)连接中间支撑架(3)和上连杆B(5)，上连杆B(5)可绕球形轴承(4)自由转动；上连杆B(5)通过上铰链(6)与上连杆A(7)相连，上连杆A(7)与上连杆B(5)可绕上铰链(6)自由转动；上连杆A(7)通过球形轴承(10)连接于上支撑架(11)，上连杆A(7)可绕球形轴承(10)自由转动；液压作动杆(8)上下分别连接液压缸(9)和中间支撑架(3)；液压缸(9)上连接于上支撑架(11)；下连杆A(12)通过下铰链(13)与下连杆B(14)；下连杆B(14)通过球形轴承(15)连接于下支撑架(16),上下连杆、铰链连接方式相同；液压-气液蓄能器系统，包括液压作动杆(8)、液压缸(9)、气液蓄能器(17)、工控计算机系统(18)、液压油泵(19)、液压油管控制阀门(20)、液压油管(21)、导线(22)、压力传感器(23)、平台其它传感器(24)。
2.根据权利要求1所述的一种基于液压机械的升沉补偿装置，其特征在于：上连杆A(7)、上连杆B(5)、上支撑架(11)、中间支撑架(3)、下连杆A(12)、下连杆B(14)、下支撑架(16)通过球形轴承连接到相应位置，可自由转动；上下支撑架固定在天车上，相对不移动，中间支撑架(3)在其间移动。
3.根据权利要求1所述的一种基于液压机械的升沉补偿装置，其特征在于：液压作动杆(8)、液压缸(9)组成的液压作动筒对称分布在上中下3个支撑架上，上下分布，各四支。
4.根据权利要求1所述的一种基于液压机械的升沉补偿装置，其特征在于：8个液压作动杆(8)均连接于中间支撑架(3)上，液压缸(9)连接于上下支撑架，通过硬质液压油管传递动力。
5.根据权利要求1所述的一种基于液压机械的升沉补偿装置，其特征在于：液压系统由主动的液压油泵(19)和被动的气液蓄能器(17)组成，工控计算机系统(18)通过计算来自压力传感器(23)、平台其它传感器(24)的信息，控制液压油泵(19)、液压油管控制阀门(20)产生相应的动作。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1711406A (zh) * | 2002-11-12 | 2005-12-21 | 挪威国立奥伊威尔有限公司 | 用于在石油和天然气开采的浮动装置上的升降器的两部分伸缩式张紧装置 |
| US20060180314A1 (en) * | 2005-02-17 | 2006-08-17 | Control Flow Inc. | Co-linear tensioner and methods of installing and removing same |
| CN102606087A (zh) * | 2012-04-01 | 2012-07-25 | 西南石油大学 | 一种浮式钻井平台齿轮齿条式钻柱升沉补偿装置 |
| US20160060976A1 (en) * | 2014-09-02 | 2016-03-03 | Icon Engineering Pty Ltd | Riser Tension Protector and Method of Use Thereof |
| CN106089127A (zh) * | 2016-07-27 | 2016-11-09 | 西南石油大学 | 一种用于深水钻井作业的半主动式天车升沉补偿系统 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1711406A (zh) * | 2002-11-12 | 2005-12-21 | 挪威国立奥伊威尔有限公司 | 用于在石油和天然气开采的浮动装置上的升降器的两部分伸缩式张紧装置 |
| US20060151176A1 (en) * | 2002-11-12 | 2006-07-13 | Moe Magne M | Two-part telescopic tensioner for risers at a floating installation for oil and gas production |
| US20060180314A1 (en) * | 2005-02-17 | 2006-08-17 | Control Flow Inc. | Co-linear tensioner and methods of installing and removing same |
| CN102606087A (zh) * | 2012-04-01 | 2012-07-25 | 西南石油大学 | 一种浮式钻井平台齿轮齿条式钻柱升沉补偿装置 |
| US20160060976A1 (en) * | 2014-09-02 | 2016-03-03 | Icon Engineering Pty Ltd | Riser Tension Protector and Method of Use Thereof |
| CN106089127A (zh) * | 2016-07-27 | 2016-11-09 | 西南石油大学 | 一种用于深水钻井作业的半主动式天车升沉补偿系统 |
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