CN108327865A - 一种基于汐向检测机构的自正石油钻井平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于汐向检测机构的自正石油钻井平台，所述停机坪平台设置于所述作业总平台的上方，所述作业总平台设置于所述操作平台的上方，所述钻井总成的操作设备设置于所述操作平台，所述支撑总成四周围设有汐向检测机构，所述汐向检测机构包括围设于所述支撑总成的汐向检测器；所述作业总平台还设置有配重结构。通过四个汐向检测器围设在支撑总成周围，这样如果任意方向的水面出现水体流动现象时，通过汐向传感器检测，通过控制策略，通过配重结构带动配重物运动就可以调节整个平台的中心位置，这样的微调可以使得在受力情况下更加稳定，保证平稳性和安全性，同时可以根据环境情况进行改变，有较强的环境适应能力。

Description

一种基于汐向检测机构的自正石油钻井平台

技术领域

本发明涉及石油开采设备，更具体地说，涉及一种基于汐向检测机构的自正石油钻井平台。

背景技术

石油，地质勘探的主要对象之一，是一种粘稠的、深褐色液体，被称为“工业的血液”。地壳上层部分地区有石油储存。主要成分是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。石油的成油机理有生物沉积变油和石化油两种学说，前者较广为接受，认为石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成，属于生物沉积变油，不可再生；后者认为石油是由地壳内本身的碳生成，与生物无关，可再生。石油主要被用来作为燃油和汽油，也是许多化学工业产品，如溶液、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。

随着人类对油气资源开发利用的深化，油气勘探开发从陆地转入海洋。因此，钻井工程作业也必须在浩瀚的海洋中进行。在海上进行油气钻井施工时，几百吨重的钻机要有足够的支撑和放置的空间，同时还要有钻井人员生活居住的地方，海上石油钻井平台就担负起了这一重任。由于海上气候的多变、海上风浪和海底暗流的破坏，海上钻井装置的稳定性和安全性更显重要。海上钻井平台(drilling platform)是主要用于钻探井的海上结构物。平台上装钻井、动力、通讯、导航等设备，以及安全救生和人员生活设施，是海上油气勘探开发不可缺少的手段。主要分为移动式平台和固定式平台两大类。

但是目前由于平台上的支撑总成要设置较高，而平台建立在支撑总成的顶部，所以难免造成平台重心较高，而这样一来，而大部分支撑总成在埋入海面，这样就造成了一旦海上出现潮汐等水流运动，就会导致支撑总成受侧向推力，导致整个平台的重心发生偏移，造成安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明目的是提供一种基于汐向检测机构的自正石油钻井平台。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于汐向检测机构的自正石油钻井平台，包括支撑总成、钻井总成、停机坪平台、作业总平台以及操作平台，所述支撑总成支撑所述石油钻井平台，所述停机坪平台设置于所述作业总平台的上方，所述作业总平台设置于所述操作平台的上方，所述钻井总成的操作设备设置于所述操作平台，所述支撑总成固定有汐向检测器，所述汐向检测器设置为四个，分别为第一汐向检测器、第二汐向检测器、第三汐向检测器以及第四汐向检测器，所述第一汐向检测器、第二汐向检测器、第三汐向检测器以及第四汐向检测器围设并固定于所述支撑总成；所述作业总平台还设置有配重结构，所述配重结构设置为四个，分别为第一配重结构、第二配重结构、第三配重结构和第四配重结构，四个所述配重结构分别设置于所述作业总平台的四个边沿的中心位置，第一汐向检测器位于所述第一配重结构的正下方，所述第二汐向检测器位于所述第二配重结构的正下方，所述第三汐向检测器位于所述第三汐向结构的正下方，所述第四汐向检测器位于所述第四配重结构的正下方；还包括控制器，所述控制器连接所述汐向检测机构以及所述配重结构；

所述配重结构包括

延伸平台，固定于所述作业总平台并与所述作业总平台平行设置；

延伸轨道，设置于所述延伸平台上；

配重物，连接于所述延伸轨道上并可在所述延伸轨道上移动；

驱动结构，包括驱动杆、驱动座以及驱动电机，所述驱动电机和所述驱动杆均连接于所述驱动座上，所述驱动电机用于带动所述驱动杆转动，所述驱动座上设置有丝杠结构用于配合所述驱动杆，当所述驱动杆转动时，所述丝杠结构带动所述驱动杆沿所述延伸轨道方向运动，所述驱动座固定于所述延伸平台上，所述驱动杆与所述配重物固定连接；

所述汐向检测器包括汐向板以及水流传感器，所述汐向板阵列设置有汐向孔，所述水流传感器设置于所述汐向孔并用于检测所述汐向孔的水流流速并输出采样电压，所述汐向检测器根据汐向板所在位置生成汐向结构模型，并根据每一汐向孔获取的采样电压的大小以及汐向孔的位置于所述汐向结构模型中形成若干汐向量，求和所述汐向结构模型中的汐向量得到分向量；

所述控制器配置有控制策略，所述控制策略包括通过控制算法控制所述配重结构工作，所述控制算法通过分向量的大小计算配重物的位移量X，

其中，M为预设的基准重量值，m为配重物的重量值，a为预设的调节常数，为分向量，θ为分向量与一预设的基准方向的夹角，所述的基准方向为延伸轨道所在的方向；

所述控制器根据得到的位移量X控制对应的配重结构上的配重物移动至对应位置。

进一步地：所述控制策略配置有均衡算法，所述均衡算法包括

比较第一配重结构的位移量X1以及第三配重结构的位移量X3的大小，若X1小于X3，那么控制第一配重结构的配重物向作业总平台的方向移动X1的距离，同时控制第三配重结构的配重物向作业总平台的方向移动X1的距离；若X3小于X1，那么控制第一配重结构的配重物向作业总平台的方向移动X3的距离，同时控制第三配重结构的配重物向作业总平台方向移动X3的距离；

比较第二配重结构的位移量X2以及第四配重结构的位移量X4的大小，若X2小于X4，那么控制第二配重结构的配重物向作业总平台的方向移动X2的距离，同时控制第四配重结构的配重物向作业总平台的方向移动X2的距离；若X4小于X2，那么控制第二配重结构的配重物向作业总平台的方向移动X4的距离，同时控制第四配重结构的配重物向作业总平台方向移动X4的距离。

进一步地：所述控制策略配置有第一预设时间，每隔所述第一预设时间执行所述控制策略，所述控制策略中，每执行一次控制算法，对应执行一次均衡算法。

进一步地：所述汐向量的向量方向为所述汐向孔的水流方向，所述汐向量的向量起点为所述汐向孔所在的位置，所述汐向量的模长正比于对应的水流传感器的采样电压。

进一步地：所述控制策略配置有第一告警算法，所述第一告警算法包括

对应每一分向量配置一第一告警阈值，当任意分向量在水平面上投影的模长超过所述第一告警阈值时，输出告警信号。

进一步地：所述控制策略配置有第二告警算法，所述第二告警算法包括求和四个所述分向量以得到一合向量，并对应合向量配置有第二告警阈值，当所述合向量在水平面上投影的模长超过第二告警阈值时，输出第二告警信号。

进一步地：所述控制策略包括有统筹算法，所述统筹算法包括求和四个所述分向量以得到一合向量，将所述合向量于所述水平面做投影得到投影向量，以第一配重结构和第三配重结构所在的方向为横轴，以第二配重结构和第四配重结构所在的方向为竖轴，分解所述投影向量以得到横向量和竖向量；

若横向量指向第一配重结构，那么控制第一配重结构的配重物向所述作业总平台方向运动至作业总平台，并控制所述第三配重结构的配重物运动至距离所述作业总平台Y3的位置，其中b为预设的比例常数值，为横向量；

若横向量指向第三配重结构，那么控制第三配重结构的配重物向所述作业总平台方向运动至作业总平台，并控制所述第一配重结构的配重物运动至距离所述作业总平台Y1的位置，

若竖向量指向第二配重结构，那么控制第二配重结构的配重物向所述作业总平台方向运动至作业总平台，并控制所述第二配重结构的配重物运动至距离所述作业总平台Y2的位置， 为竖向量；

若竖向量指向第四配重结构，那么控制第四配重结构的配重物向所述作业总平台方向运动至作业总平台，并控制所述第四配重结构的配重物运动至距离所述作业总平台Y4的位置，

进一步地：其中预设的基准重量值与配重物的重量值的比值大于1：100。

本发明的第二目的在于提供一种基于汐向检测机构的钻井平台自正系统，应用于钻井平台，所述钻井平台包括支撑总成、钻井总成、停机坪平台、作业总平台以及操作平台，所述支撑总成支撑所述石油钻井平台，所述停机坪平台设置于所述作业总平台的上方，所述作业总平台设置于所述操作平台的上方，所述钻井总成的操作设备设置于所述操作平台，其特征在于：所述支撑总成固定有汐向检测器，所述汐向检测器设置为四个，分别为第一汐向检测器、第二汐向检测器、第三汐向检测器以及第四汐向检测器，所述第一汐向检测器、第二汐向检测器、第三汐向检测器以及第四汐向检测器围设并固定于所述支撑总成；所述作业总平台还设置有配重结构，所述配重结构设置为四个，分别为第一配重结构、第二配重结构、第三配重结构和第四配重结构，四个所述配重结构分别设置于所述作业总平台的四个边沿的中心位置，第一汐向检测器位于所述第一配重结构的正下方，所述第二汐向检测器位于所述第二配重结构的正下方，所述第三汐向检测器位于所述第三汐向结构的正下方，所述第四汐向检测器位于所述第四配重结构的正下方；还包括控制器，所述控制器连接所述汐向检测机构以及所述配重结构；

所述配重结构包括

延伸平台，固定于所述作业总平台并与所述作业总平台平行设置；

延伸轨道，设置于所述延伸平台上；

配重物，连接于所述延伸轨道上并可在所述延伸轨道上移动；

驱动结构，包括驱动杆、驱动座以及驱动电机，所述驱动电机和所述驱动杆均连接于所述驱动座上，所述驱动电机用于带动所述驱动杆转动，所述驱动座上设置有丝杠结构用于配合所述驱动杆，当所述驱动杆转动时，所述丝杠结构带动所述驱动杆沿所述延伸轨道方向运动，所述驱动座固定于所述延伸平台上，所述驱动杆与所述配重物固定连接；

所述汐向检测器包括汐向板以及水流传感器，所述汐向板阵列设置有汐向孔，所述水流传感器设置于所述汐向孔并用于检测所述汐向孔的水流流速并输出采样电压，所述汐向检测器根据汐向板所在位置生成汐向结构模型，并根据每一汐向孔获取的采样电压的大小以及汐向孔的位置于所述汐向结构模型中形成若干汐向量，求和所述汐向结构模型中的汐向量得到分向量；

所述控制器配置有控制策略，所述控制策略包括通过控制算法控制所述配重结构工作，所述控制算法通过分向量的大小计算配重物的位移量X，

其中，M为预设的基准重量值，m为配重物的重量值，a为预设的调节常数，为分向量，θ为分向量与一预设的基准方向的夹角，所述的基准方向为延伸轨道所在的方向；

所述控制器根据得到的位移量X控制对应的配重结构上的配重物移动至对应位置。

本发明的第三目的在于提供一种基于汐向检测机构的钻井平台自正方法，所述钻井平台包括支撑总成、钻井总成、停机坪平台、作业总平台以及操作平台，所述支撑总成支撑所述石油钻井平台，所述停机坪平台设置于所述作业总平台的上方，所述作业总平台设置于所述操作平台的上方，所述钻井总成的操作设备设置于所述操作平台，提供汐向检测器固定于所述支撑总成，所述汐向检测器设置为四个，分别为第一汐向检测器、第二汐向检测器、第三汐向检测器以及第四汐向检测器，所述第一汐向检测器、第二汐向检测器、第三汐向检测器以及第四汐向检测器围设并固定于所述支撑总成；所述作业总平台还设置有配重结构，所述配重结构设置为四个，分别为第一配重结构、第二配重结构、第三配重结构和第四配重结构，四个所述配重结构分别设置于所述作业总平台的四个边沿的中心位置，第一汐向检测器位于所述第一配重结构的正下方，所述第二汐向检测器位于所述第二配重结构的正下方，所述第三汐向检测器位于所述第三汐向结构的正下方，所述第四汐向检测器位于所述第四配重结构的正下方；还包括控制器，所述控制器连接所述汐向检测机构以及所述配重结构；

所述配重结构包括

延伸平台，固定于所述作业总平台并与所述作业总平台平行设置；

延伸轨道，设置于所述延伸平台上；

配重物，连接于所述延伸轨道上并可在所述延伸轨道上移动；

驱动结构，包括驱动杆、驱动座以及驱动电机，所述驱动电机和所述驱动杆均连接于所述驱动座上，所述驱动电机用于带动所述驱动杆转动，所述驱动座上设置有丝杠结构用于配合所述驱动杆，当所述驱动杆转动时，所述丝杠结构带动所述驱动杆沿所述延伸轨道方向运动，所述驱动座固定于所述延伸平台上，所述驱动杆与所述配重物固定连接；

所述汐向检测器包括汐向板以及水流传感器，所述汐向板阵列设置有汐向孔，所述水流传感器设置于所述汐向孔并用于检测所述汐向孔的水流流速并输出采样电压；

具体包括以下步骤：

步骤1：所述汐向检测器根据汐向板所在位置生成汐向结构模型，并根据每一汐向孔获取的采样电压的大小以及汐向孔的位置于所述汐向结构模型中形成若干汐向量，求和所述汐向结构模型中的汐向量得到分向量；

步骤2：通过控制算法控制所述配重结构工作，所述控制算法通过分向量的大小计算配重物的位移量X，

其中，M为预设的基准重量值，m为配重物的重量值，a为预设的调节常数，为分向量，θ为分向量与一预设的基准方向的夹角，所述的基准方向为延伸轨道所在的方向；

步骤3：所述控制器根据得到的位移量X控制对应的配重结构上的配重物移动至对应位置。

本发明技术效果主要体现在以下方面：首先，通过四个汐向检测器围设在支撑总成周围，这样如果任意方向的水面出现水体流动现象时，通过汐向传感器检测，当超过预设值时，通过配重结构带动配重物运动就可以调节整个平台的中心位置，这样的微调可以使得在受力情况下更加稳定，保证平稳性和安全性，同时可以根据环境情况进行改变，有较强的环境适应能力。

附图说明

图1：本发明海上钻井平台整体结构示意图；

图2：本发明海上钻井平台隐去钻井总成以及支撑总成示意图；

图3：本发明海上钻井平台电路原理图；

图4：本发明海上钻井平台的第一汐向板结构剖视图；

图5：本发明海上钻井平台俯视图；

图6：本发明的配重结构示意图一；

图7：本发明的配重结构示意图二；

图8：本发明的图6的A-A剖视图；

图9：本发明的图6中B-B剖视图。

附图标记：100、支撑总成；200、钻井总成；300、操作平台；400、作业总平台；500、停机坪平台；600、延伸平台；610、延伸轨道；620、配重物；630、驱动结构；631、驱动杆；632、驱动座；633、驱动电机；634、主动齿轮；635、从动齿轮；700、水平仪；S1、第一水流传感器；S2、第二水流传感器；S3、第三水流传感器；S4、第四水流传感器；X1、第一配重结构；X2、第二配重结构；X3、第三配重结构；X4、第四配重结构；U、控制器。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。

首先对本发明的结构和原理进行说明，一种具有汐向检测机构的石油钻井平台，包括支撑总成100、钻井总成200、停机坪平台500、作业总平台400以及操作平台300，所述支撑总成100支撑所述石油钻井平台，所述停机坪平台500设置于所述作业总平台400的上方，所述作业总平台400设置于所述操作平台300的上方，所述钻井总成200的操作设备设置于所述操作平台300，所述支撑总成100四周围设有汐向检测机构，所述汐向检测机构包括围设于所述支撑总成100的第一汐向检测器、第二汐向检测器、第三汐向检测器以及第四汐向检测器；

参照图5所示，所述第一汐向孔611阵列设置于所述第一汐向板610，所述第一水流传感器S1用于检测经过每一第一汐向孔611的水流流速以获得所述第一采样电压；所述第二汐向孔621阵列设置于所述第二汐向板620，所述第二水流传感器S2用于检测经过每一第二汐向孔621的水流流速以获得所述第二采样电压；所述第三汐向孔631阵列设置于所述第三汐向板630，所述第三水流传感器S3用于检测经过每一第三汐向孔631的水流流速以获得所述第三采样电压；所述第四汐向孔641阵列设置于所述第四汐向板640，所述第四水流传感器S4用于检测经过每一第四汐向孔641的水流流速以获得所述第四采样电压。所述第一汐向孔611的孔径由两端向中间逐渐减小设置，所述第二汐向孔621的孔径由两端向中间逐渐减小设置，所述第三汐向孔631的孔径由两端向中间逐渐减小设置，所述第四汐向孔641的孔径由两端向中间逐渐减小设置。

参照图3所示，所述石油钻井平台设置有配重结构，所述配重结构包括

延伸平台600，固定于所述作业总平台400并与所述作业总平台400平行设置；延伸平台600是通过焊接或一体设置固定在作业总平台400上。

延伸轨道610，设置于所述延伸平台600上；延伸轨道610安装在延伸平台600上，延伸轨道610向背离作业总平台400的方向延伸。

配重物620，连接于所述延伸轨道610上并可在所述延伸轨道610上移动；具体可以通过将延伸轨道610设置为滑槽，配重物620底部设置有滑块或者滚轮设置于滑槽中，这样到配重物620受外力推动时，就可以沿延伸轨道610方向移动，就可以调节重心的位置。

驱动结构630，包括驱动杆631、驱动座632以及驱动电机633，所述驱动电机633和所述驱动杆631均连接于所述驱动座632上，所述驱动电机633用于带动所述驱动杆631转动，所述驱动座632上设置有丝杠结构用于配合所述驱动杆631，当所述驱动杆631转动时，所述丝杠结构带动所述驱动杆631沿所述延伸轨道610方向运动，所述驱动座632固定于所述延伸平台600上，所述驱动杆631与所述配重物620固定连接。所述驱动电机633设置为步进电机，提高控制的精度和可靠性，当控制电机正转时，通过驱动杆631的转动将配重物向背离作业总平台400的方向推动，当电机反转时，通过驱动杆631将配重物拉回作业总平台400从而调节重心，使得整个结构更加平稳。所述驱动电机633的转轴固定有主动齿轮634，所述驱动杆631上固定有从动齿轮635，所述主动齿轮634的半径小于所述从动齿轮635的半径，所述主动齿轮634啮合所述从动齿轮635并带动所述从动齿轮635转动。首先通过齿轮啮合的方式传动，可以尽可能降低传动力矩，起到省力的效果，具体可以通过若干齿轮组件配合传动，提高传动比，同时通过丝杠的结构的设置，变传动为推动和拉动，就可以较为方便施力，提高施力效果。

所述配重结构设置有四个，四个所述配重结构分别设置于所述作业总平台400的四个边沿的中心位置。通过四个配重结构的设置，就可以实现对任意方向的位置的调整，起到一个较佳的调节效果。

所述作业总平台400中心位置设置有水平仪700，所述水平仪700与所述作业总平台400平行设置。水平仪700是一种测量小角度的常用量具。在机械行业和仪表制造中，用于测量相对于水平位置的倾斜角、机床类设备导轨的平面度和直线度、设备安装的水平位置和垂直位置等。通过水平仪700就可以判断整个结构的倾斜方向，这样就可以通过调节配重结构使得水平仪700对中。

所述汐向检测器根据汐向板所在位置生成汐向结构模型，并根据每一汐向孔获取的采样电压的大小以及汐向孔的位置于所述汐向结构模型中形成若干汐向量，求和所述汐向结构模型中的汐向量得到分向量；首相汐向结构模型是一个三维空间概念，即在空间内定义汐向板的位置从而确定每一汐向孔的位置，再将水体流速进行量化，就可以判断每一汐向板收到的水流的影响，从而判断水流速度以及水流的方向，这样可以精确对水流的方向进行定位，而分向量的方向即水流的方向，分向量的模长等效水流的流速，具体通过以下方式实现：所述汐向量的向量方向为所述汐向孔的水流方向，所述汐向量的向量起点为所述汐向孔所在的位置，所述汐向量的模长正比于对应的水流传感器的采样电压。叠加所有汐向量就可以获得分向量，获得水流的特征状态，而根据这个特征状态执行控制策略。

所述控制器U配置有控制策略，所述控制策略包括通过控制算法控制所述配重结构工作，所述控制算法通过分向量的大小计算配重物的位移量X，

其中，M为预设的基准重量值，m为配重物的重量值，a为预设的调节常数，为分向量，θ为分向量与一预设的基准方向的夹角，所述的基准方向为延伸轨道所在的方向；

所述控制器根据得到的位移量X控制对应的配重结构上的配重物移动至对应位置。首先对控制策略进行详述，控制策略通过控制算法计算需要的位移量，从发明的设计意图触发，本发明需要解决的问题是通过调节配重物的位置使整个石油钻井平台更加稳定，达到动态平衡，而例如水流是从左至右方向的，那么需要将左侧的配重物向外移动，这样就能保证应力调节，使得整个结构更不易受水流影响产生倾斜，所以就会使得整个结构更加稳定，通过调节重心平衡的方式实现动态调节，而具体通过获得基准的重量值，这个值反应了在作业总平台位置的等效质量考虑到支撑总成吃水深度设置，可以进行调节，而a为比例常数，优选取值范围为0.5-3之间，而m为配重物的重量，这样一来，就可以通过这样计算得到位移距离与产生的重心位置影响之间的关系a(M+m)/M，而通过对分向量的模长在水平面上的分量进行计算，通过三角函数就可以获得这个量，得到一个分向量的投影模长，等效于水流的流量，那么通过这样计算，就可以得到位移量，从而进行控制，较为简单便利。其中预设的基准重量值与配重物的重量值的比值大于1∶100。

而进一步，所述控制策略配置有均衡算法，所述均衡算法包括

比较第一配重结构X1的位移量X1以及第三配重结构X3的位移量X3的大小，若X1小于X3，那么控制第一配重结构X1的配重物向作业总平台的方向移动X1的距离，同时控制第三配重结构X3的配重物向作业总平台的方向移动X1的距离；若X3小于X1，那么控制第一配重结构X1的配重物向作业总平台的方向移动X3的距离，同时控制第三配重结构X3的配重物向作业总平台方向移动X3的距离；

比较第二配重结构X2的位移量X2以及第四配重结构X4的位移量X4的大小，若X2小于X4，那么控制第二配重结构X2的配重物向作业总平台的方向移动X2的距离，同时控制第四配重结构X4的配重物向作业总平台的方向移动X2的距离；若X4小于X2，那么控制第二配重结构X2的配重物向作业总平台的方向移动X4的距离，同时控制第四配重结构X4的配重物向作业总平台方向移动X4的距离。均衡算法的目的较为重要，由于如果始终保持四个配重物都向外部移动，那么调节重心的意义也就相应失去，所以通过控制正对的两两配重物，同时向内运动，这样保证重心更加稳定，提高稳定效果，优选地，可以在每次控制算法执行完成后，执行一次均衡算法。

所述控制策略配置有第一预设时间，每隔所述第一预设时间执行所述控制策略，所述控制策略中，每执行一次控制算法，对应执行一次均衡算法。第一预设时间可以设置为1分钟，较为可靠，同时保证响应效率以及节能效果。

所述控制策略配置有第一告警算法，所述第一告警算法包括对应每一分向量配置一第一告警阈值，当任意分向量在水平面上投影的模长超过所述第一告警阈值时，输出告警信号。当任意的分向量超过告警阈值时，需要及时提醒使用者，避免安全隐患。

所述控制策略配置有第二告警算法，所述第二告警算法包括求和四个所述分向量以得到一合向量，并对应合向量配置有第二告警阈值，当所述合向量在水平面上投影的模长超过第二告警阈值时，输出第二告警信号。当合向量超过告警阈值时，也要提醒使用者，避免安全隐患。

所述控制策略包括有统筹算法，所述统筹算法包括求和四个所述分向量以得到一合向量，将所述合向量于所述水平面做投影得到投影向量，以第一配重结构X1和第三配重结构X3所在的方向为横轴，以第二配重结构X2和第四配重结构X4所在的方向为竖轴，分解所述投影向量以得到横向量和竖向量；

若横向量指向第一配重结构X1，那么控制第一配重结构X1的配重物向所述作业总平台方向运动至作业总平台，并控制所述第三配重结构X3的配重物运动至距离所述作业总平台Y3的位置，其中b为预设的比例常数值，为横向量；

若横向量指向第三配重结构X3，那么控制第三配重结构X3的配重物向所述作业总平台方向运动至作业总平台，并控制所述第一配重结构X1的配重物运动至距离所述作业总平台Y1的位置，

若竖向量指向第二配重结构X2，那么控制第二配重结构X2的配重物向所述作业总平台方向运动至作业总平台，并控制所述第二配重结构X2的配重物运动至距离所述作业总平台Y2的位置， 为竖向量；

若竖向量指向第四配重结构X4，那么控制第四配重结构X4的配重物向所述作业总平台方向运动至作业总平台，并控制所述第四配重结构X4的配重物运动至距离所述作业总平台Y4的位置，统筹算法相比控制算法直接调节位置，且每次执行统筹算法仅仅需要通过两个配重结构组合运动就可以实现，较为简单便利，而算法更加精确可靠，所以可以通过执行统筹算法和控制算法结合实现高精度控制，具体可以先执行控制算法再执行统筹算法，更加可靠。

当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种基于汐向检测机构的自正石油钻井平台，包括支撑总成、钻井总成、停机坪平台、作业总平台以及操作平台，所述支撑总成支撑所述石油钻井平台，所述停机坪平台设置于所述作业总平台的上方，所述作业总平台设置于所述操作平台的上方，所述钻井总成的操作设备设置于所述操作平台，其特征在于：所述支撑总成固定有汐向检测器，所述汐向检测器设置为四个，分别为第一汐向检测器、第二汐向检测器、第三汐向检测器以及第四汐向检测器，所述第一汐向检测器、第二汐向检测器、第三汐向检测器以及第四汐向检测器围设并固定于所述支撑总成；所述作业总平台还设置有配重结构，所述配重结构设置为四个，分别为第一配重结构、第二配重结构、第三配重结构和第四配重结构，四个所述配重结构分别设置于所述作业总平台的四个边沿的中心位置，第一汐向检测器位于所述第一配重结构的正下方，所述第二汐向检测器位于所述第二配重结构的正下方，所述第三汐向检测器位于所述第三汐向结构的正下方，所述第四汐向检测器位于所述第四配重结构的正下方；还包括控制器，所述控制器连接所述汐向检测机构以及所述配重结构；

所述配重结构包括

延伸平台，固定于所述作业总平台并与所述作业总平台平行设置；

延伸轨道，设置于所述延伸平台上；

配重物，连接于所述延伸轨道上并可在所述延伸轨道上移动；

驱动结构，包括驱动杆、驱动座以及驱动电机，所述驱动电机和所述驱动杆均连接于所述驱动座上，所述驱动电机用于带动所述驱动杆转动，所述驱动座上设置有丝杠结构用于配合所述驱动杆，当所述驱动杆转动时，所述丝杠结构带动所述驱动杆沿所述延伸轨道方向运动，所述驱动座固定于所述延伸平台上，所述驱动杆与所述配重物固定连接；

所述汐向检测器包括汐向板以及水流传感器，所述汐向板阵列设置有汐向孔，所述水流传感器设置于所述汐向孔并用于检测所述汐向孔的水流流速并输出采样电压，所述汐向检测器根据汐向板所在位置生成汐向结构模型，并根据每一汐向孔获取的采样电压的大小以及汐向孔的位置于所述汐向结构模型中形成若干汐向量，求和所述汐向结构模型中的汐向量得到分向量；

所述控制器配置有控制策略，所述控制策略包括通过控制算法控制所述配重结构工作，所述控制算法通过分向量的大小计算配重物的位移量X，

其中，M为预设的基准重量值，m为配重物的重量值，a为预设的调节常数，为分向量，θ为分向量与一预设的基准方向的夹角，所述的基准方向为延伸轨道所在的方向；

所述控制器根据得到的位移量X控制对应的配重结构上的配重物移动至对应位置。

2.如权利要求1所述的一种基于汐向检测机构的自正石油钻井平台，其特征在于：所述控制策略配置有均衡算法，所述均衡算法包括

比较第一配重结构的位移量X1以及第三配重结构的位移量X3的大小，若X1小于X3，那么控制第一配重结构的配重物向作业总平台的方向移动X1的距离，同时控制第三配重结构的配重物向作业总平台的方向移动X1的距离；若X3小于X1，那么控制第一配重结构的配重物向作业总平台的方向移动X3的距离，同时控制第三配重结构的配重物向作业总平台方向移动X3的距离；

比较第二配重结构的位移量X2以及第四配重结构的位移量X4的大小，若X2小于X4，那么控制第二配重结构的配重物向作业总平台的方向移动X2的距离，同时控制第四配重结构的配重物向作业总平台的方向移动X2的距离；若X4小于X2，那么控制第二配重结构的配重物向作业总平台的方向移动X4的距离，同时控制第四配重结构的配重物向作业总平台方向移动X4的距离。

3.如权利要求2所述的一种基于汐向检测机构的自正石油钻井平台，其特征在于：所述控制策略配置有第一预设时间，每隔所述第一预设时间执行所述控制策略，所述控制策略中，每执行一次控制算法，对应执行一次均衡算法。

4.如权利要求1所述的一种基于汐向检测机构的自正石油钻井平台，其特征在于：所述汐向量的向量方向为所述汐向孔的水流方向，所述汐向量的向量起点为所述汐向孔所在的位置，所述汐向量的模长正比于对应的水流传感器的采样电压。

5.如权利要求1所述的一种基于汐向检测机构的自正石油钻井平台，其特征在于：所述控制策略配置有第一告警算法，所述第一告警算法包括

对应每一分向量配置一第一告警阈值，当任意分向量在水平面上投影的模长超过所述第一告警阈值时，输出告警信号。

6.如权利要求1所述的一种基于汐向检测机构的自正石油钻井平台，其特征在于：所述控制策略配置有第二告警算法，所述第二告警算法包括求和四个所述分向量以得到一合向量，并对应合向量配置有第二告警阈值，当所述合向量在水平面上投影的模长超过第二告警阈值时，输出第二告警信号。

7.如权利要求1所述的一种基于汐向检测机构的自正石油钻井平台，其特征在于：所述控制策略包括有统筹算法，所述统筹算法包括求和四个所述分向量以得到一合向量，将所述合向量于所述水平面做投影得到投影向量，以第一配重结构和第三配重结构所在的方向为横轴，以第二配重结构和第四配重结构所在的方向为竖轴，分解所述投影向量以得到横向量和竖向量；

若横向量指向第一配重结构，那么控制第一配重结构的配重物向所述作业总平台方向运动至作业总平台，并控制所述第三配重结构的配重物运动至距离所述作业总平台Y3的位置，其中b为预设的比例常数值，为横向量；

若横向量指向第三配重结构，那么控制第三配重结构的配重物向所述作业总平台方向运动至作业总平台，并控制所述第一配重结构的配重物运动至距离所述作业总平台Y1的位置，

若竖向量指向第二配重结构，那么控制第二配重结构的配重物向所述作业总平台方向运动至作业总平台，并控制所述第二配重结构的配重物运动至距离所述作业总平台Y2的位置， 为竖向量；

若竖向量指向第四配重结构，那么控制第四配重结构的配重物向所述作业总平台方向运动至作业总平台，并控制所述第四配重结构的配重物运动至距离所述作业总平台Y4的位置，

8.如权利要求1所述的一种基于汐向检测机构的自正石油钻井平台，其特征在于：其中预设的基准重量值与配重物的重量值的比值大于1∶100。

9.一种基于汐向检测机构的钻井平台自正系统，应用于钻井平台，所述钻井平台包括支撑总成、钻井总成、停机坪平台、作业总平台以及操作平台，所述支撑总成支撑所述石油钻井平台，所述停机坪平台设置于所述作业总平台的上方，所述作业总平台设置于所述操作平台的上方，所述钻井总成的操作设备设置于所述操作平台，其特征在于：所述支撑总成固定有汐向检测器，所述汐向检测器设置为四个，分别为第一汐向检测器、第二汐向检测器、第三汐向检测器以及第四汐向检测器，所述第一汐向检测器、第二汐向检测器、第三汐向检测器以及第四汐向检测器围设并固定于所述支撑总成；所述作业总平台还设置有配重结构，所述配重结构设置为四个，分别为第一配重结构、第二配重结构、第三配重结构和第四配重结构，四个所述配重结构分别设置于所述作业总平台的四个边沿的中心位置，第一汐向检测器位于所述第一配重结构的正下方，所述第二汐向检测器位于所述第二配重结构的正下方，所述第三汐向检测器位于所述第三汐向结构的正下方，所述第四汐向检测器位于所述第四配重结构的正下方；还包括控制器，所述控制器连接所述汐向检测机构以及所述配重结构；

所述配重结构包括

延伸平台，固定于所述作业总平台并与所述作业总平台平行设置；

延伸轨道，设置于所述延伸平台上；

配重物，连接于所述延伸轨道上并可在所述延伸轨道上移动；

驱动结构，包括驱动杆、驱动座以及驱动电机，所述驱动电机和所述驱动杆均连接于所述驱动座上，所述驱动电机用于带动所述驱动杆转动，所述驱动座上设置有丝杠结构用于配合所述驱动杆，当所述驱动杆转动时，所述丝杠结构带动所述驱动杆沿所述延伸轨道方向运动，所述驱动座固定于所述延伸平台上，所述驱动杆与所述配重物固定连接；

所述汐向检测器包括汐向板以及水流传感器，所述汐向板阵列设置有汐向孔，所述水流传感器设置于所述汐向孔并用于检测所述汐向孔的水流流速并输出采样电压，所述汐向检测器根据汐向板所在位置生成汐向结构模型，并根据每一汐向孔获取的采样电压的大小以及汐向孔的位置于所述汐向结构模型中形成若干汐向量，求和所述汐向结构模型中的汐向量得到分向量；

所述控制器配置有控制策略，所述控制策略包括通过控制算法控制所述配重结构工作，所述控制算法通过分向量的大小计算配重物的位移量X，

其中，M为预设的基准重量值，m为配重物的重量值，a为预设的调节常数，为分向量，θ为分向量与一预设的基准方向的夹角，所述的基准方向为延伸轨道所在的方向；

所述控制器根据得到的位移量X控制对应的配重结构上的配重物移动至对应位置。

10.一种基于汐向检测机构的钻井平台自正方法，钻井平台包括支撑总成、钻井总成、停机坪平台、作业总平台以及操作平台，所述支撑总成支撑所述石油钻井平台，所述停机坪平台设置于所述作业总平台的上方，所述作业总平台设置于所述操作平台的上方，所述钻井总成的操作设备设置于所述操作平台，其特征在于，提供汐向检测器固定于所述支撑总成，所述汐向检测器设置为四个，分别为第一汐向检测器、第二汐向检测器、第三汐向检测器以及第四汐向检测器，所述第一汐向检测器、第二汐向检测器、第三汐向检测器以及第四汐向检测器围设并固定于所述支撑总成；所述作业总平台还设置有配重结构，所述配重结构设置为四个，分别为第一配重结构、第二配重结构、第三配重结构和第四配重结构，四个所述配重结构分别设置于所述作业总平台的四个边沿的中心位置，第一汐向检测器位于所述第一配重结构的正下方，所述第二汐向检测器位于所述第二配重结构的正下方，所述第三汐向检测器位于所述第三汐向结构的正下方，所述第四汐向检测器位于所述第四配重结构的正下方；还包括控制器，所述控制器连接所述汐向检测机构以及所述配重结构；

所述配重结构包括

延伸平台，固定于所述作业总平台并与所述作业总平台平行设置；

延伸轨道，设置于所述延伸平台上；

配重物，连接于所述延伸轨道上并可在所述延伸轨道上移动；

驱动结构，包括驱动杆、驱动座以及驱动电机，所述驱动电机和所述驱动杆均连接于所述驱动座上，所述驱动电机用于带动所述驱动杆转动，所述驱动座上设置有丝杠结构用于配合所述驱动杆，当所述驱动杆转动时，所述丝杠结构带动所述驱动杆沿所述延伸轨道方向运动，所述驱动座固定于所述延伸平台上，所述驱动杆与所述配重物固定连接；

所述汐向检测器包括汐向板以及水流传感器，所述汐向板阵列设置有汐向孔，所述水流传感器设置于所述汐向孔并用于检测所述汐向孔的水流流速并输出采样电压；

具体包括以下步骤：

步骤1：所述汐向检测器根据汐向板所在位置生成汐向结构模型，并根据每一汐向孔获取的采样电压的大小以及汐向孔的位置于所述汐向结构模型中形成若干汐向量，求和所述汐向结构模型中的汐向量得到分向量；

步骤2：通过控制算法控制所述配重结构工作，所述控制算法通过分向量的大小计算配重物的位移量X，

其中，M为预设的基准重量值，m为配重物的重量值，a为预设的调节常数，为分向量，θ为分向量与一预设的基准方向的夹角，所述的基准方向为延伸轨道所在的方向；

步骤3：所述控制器根据得到的位移量X控制对应的配重结构上的配重物移动至对应位置。