CN109025852A - 机械式隔水管悬挂补偿装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机械式隔水管悬挂补偿装置，该装置包括：弹性补偿机构，螺旋紧定机构，减摩机构，滑轮组，底座支撑等。所述的弹性补偿机构上端与螺旋紧定机构相连接，内部从上到下依次装有弹簧a、伸缩杆、钢球和弹簧b，弹性补偿机构下端与滑轮组进行连接，整体固定安装在底座支撑上。螺旋紧定机构的伸缩臂在螺旋作用下对隔水管进行夹紧和定位，弹性补偿机构通过弹簧的压缩与释放实现位移补偿，减摩机构通过伸缩杆与伸缩筒之间的钢球组降低伸缩杆的摩损，可以在滑轮上绕钢丝绳来实现对弹性补偿装置的行程控制。本发明的机械式隔水管悬挂补偿装置可以有效降低海洋波浪升沉运动对隔水管的影响，保证隔水管工作的稳定性。

Description

机械式隔水管悬挂补偿装置

技术领域

本发明涉及一种用于浮式钻井船上的机械式隔水管悬挂补偿装置，实现减少海洋波浪升沉运动对隔水管影响的目的。

背景技术

鉴于陆地和浅海区块油气开发接近饱和，深海油气资源将是世界原油增长的主要阵地。当我们开采海洋石油资源时，隔水管是开采海洋石油资源过程中的重要环节，它极大的影响了钻井效率和钻井安全。

隔水管作为串联井口和海洋平台的关键环节，是海洋浮式钻井装备中非常重要的一环。在海洋油气钻井作业时，隔水管固定安装在船体上，会随着船体一起运动,船体受到周期性升沉及纵横摇运动, 从而会导致悬挂着的隔水管系统也出现有规律性的升沉及纵横摇活动。在作业过程中，载荷的复杂性、自身结构的非线性变化、环境的恶劣等因素，导致隔水管成为海洋钻井设备中十分薄弱的环节，保证隔水管的安全是海洋油气装备的重点，也是海洋油气开发的必然要求。

因为海浪具有不规则性与多向性，海洋钻井工作环境恶劣，故海洋钻井隔水管是一种具有高风险、高难度、高技术、高附加值的石油钻井装备。在深海钻采作业过程中，由于风、浪、流的共同影响，浮式钻井船会承受六个自由度的作用。深水隔水管面临的问题有：振动、失稳、回弹、共振。海水、管内流体引发隔水管振动；重力、海水、管内流体引发隔水管轴向失稳；在隔水管底端突然断裂时，顶部张紧力和流体都使隔水管回弹；船吊着隔水管，隔水管下端断开时就会随着船起降，因而有惯性，可能发生共振。鉴于这些问题，本发明研究设计了相应的结构，保证隔水管的安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种机械式隔水管悬挂补偿装置，以满足降低海洋波浪深沉运动对隔水管影响的需求，提高隔水管的工作稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述的机械式隔水管悬挂补偿装置包括螺旋紧定机构、弹性补偿机构、减摩机构、滑轮组、底座支撑，弹性补偿机构上端与隔水管卡盘相连接，内部安装减摩机构，下端与滑轮组和滑轮架相连接，整体固定安装在底座支撑上；所述螺旋紧定机构包括后盖、螺钉a、隔水管卡盘、伸缩臂、螺纹轴，后盖与隔水管卡盘通过螺钉a连接固定，4个伸缩臂对称安装在隔水管卡盘内部，螺纹轴通过螺旋作用安装在后盖上，并通过旋转将螺纹轴推靠在伸缩臂上，使伸缩臂能够沿着隔水管卡盘的径向移动； 所述弹性补偿机构包括弹簧a、伸缩筒、伸缩杆、钢球、弹簧b、导向套、防尘圈，伸缩筒顶部与隔水管卡盘底部通过螺钉b连接固定，弹簧a、伸缩杆、钢球、弹簧b依次装入到伸缩筒内，伸缩筒下端与导向套通过螺栓与螺母连接固定，防尘圈安装在导向套下部；所述的减摩机构包括钢球、伸缩杆，通过在伸缩杆上部与伸缩筒间隙内装入钢球，实现降低伸缩杆在移动过程中与伸缩筒间的摩擦的目的，并且减摩机构整体安放在伸缩筒中，位于弹簧a与弹簧b之间；所述滑轮组包括滑轮架、滑轮，滑轮架与滑轮安装在光杆上，光杆通过螺钉c固定在支撑底座上，伸缩杆下端与滑轮架采用螺纹连接固定；采用4个弹性补偿机构对称分布来支撑隔水管悬挂装置中的静载；采用螺旋紧定机构中4个对称分布的伸缩臂通过螺纹轴的螺旋作用对隔水管进行夹紧和定位；可以在滑轮上绕钢丝绳来缩短弹性补偿机构的位移长度；隔水管卡盘内部对称安装4个立柱来增加隔水管卡盘强度；伸缩杆与导向套之间采用间隙配合；在光杆上安装螺钉c，可保证在滑轮组工作过程中光杆不会滑落。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：（1）本发明依靠弹性补偿机构中弹簧的压缩与释放实现位移的补偿，作用力大，反应迅速，并且船体的上下运动可以给机械式隔水管悬挂补偿装置供能，因此该补偿装置不需要再补充能量；（2）采用螺纹轴的螺旋作用推动推靠块对隔水管进行夹紧与定位，结构简单，方便调节，稳定性高。

附图说明

图1为本发明的整体装配图；

图2为本发明图1中的A-A截面图；

图3为本发明的卡盘结构示意图。

图中：1.后盖，2.螺钉a，3.隔水管卡盘，4.伸缩臂，5.螺纹轴，6.螺钉b，7.弹簧a，8.伸缩筒，9.钢球，10.伸缩杆，11.弹簧b，12.螺栓，13.导向套，14.螺母，15.防尘圈，16.滑轮架，17.光杆，18.支撑底座，19.滑轮，20.螺钉c，21.立柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

参见附图1，所述机械式隔水管悬挂补偿装置包括螺旋紧定机构、弹性补偿机构、减摩机构、滑轮组、底座支撑，弹性补偿机构上端与隔水管卡盘相连接，内部安装减摩机构，下端与滑轮组和滑轮架相连接，整体固定安装在底座支撑上；所述螺旋紧定机构包括后盖1、螺钉a2、隔水管卡盘3、伸缩臂4、螺纹轴5，后盖1与隔水管卡盘3通过螺钉a2连接固定，4个伸缩臂4对称分布安装在隔水管卡盘3内部，螺纹轴5通过螺旋作用安装在后盖1上，并通过旋转将螺纹轴5推靠在伸缩臂4上，使伸缩臂4能够沿着隔水管卡盘3的径向移动； 所述弹性补偿机构包括弹簧a7、伸缩筒8、钢球9、伸缩杆10、弹簧b11、导向套13、防尘圈15，伸缩筒8顶部与隔水管卡盘3底部通过螺钉b6连接固定，弹簧a7、钢球9、伸缩杆10、弹簧11依次装入到伸缩筒8内，伸缩筒8下端与导向套13通过螺栓12与螺母14连接固定，防尘圈15安装在导向套13下部；所述的减摩机构包括钢球9、伸缩杆10，通过在伸缩杆10上部与伸缩筒8间隙内装入钢球9，实现降低伸缩杆10在移动过程中与伸缩筒8间的摩擦的目的，并且减摩机构整体安放在伸缩筒8中，位于弹簧a7与弹簧b11之间；所述滑轮组包括滑轮架16、滑轮19，滑轮架16与滑轮19安装在光杆17上，光杆17通过螺钉c20固定在支撑底座18上，伸缩杆10下端与滑轮架16采用螺纹连接固定；采用4个弹性补偿机构对称分布来支撑隔水管悬挂装置中的静载；采用螺旋紧定机构中4个对称分布的伸缩臂4通过螺纹轴5的螺旋作用对隔水管进行夹紧和定位；可以在动滑轮19上绕钢丝绳缩短弹性补偿机构的移动长度；隔水管卡盘3内部对称安装4个立柱21可以增加隔水管卡盘3的强度；伸缩杆10与导向套13之间采用间隙配合；在光杆17上安装螺钉c20，可保证在滑轮组工作过程中光杆17不会滑落。

机械式隔水管悬挂补偿装置的基本工作原理是：螺旋紧定机构中的伸缩臂通过螺旋作用对隔水管进行夹紧和定位；船在上升过程中，位于伸缩筒内下部的弹簧将会被压缩，从而补偿在这过程中所上升的位移，与此同时也会把能量存储起来；相反，在船体下沉的过程中，弹簧在之前所存储的能量就会被释放出来，且压缩伸缩筒上部的弹簧，从而补偿下沉的位移。综上所述，该机械式补偿装置的主要能量来自于海浪的升沉运动和自身的重量，然后通过压缩或者释放伸缩筒中的弹簧来实现对升沉位移的补偿。并且，可以在伸缩杆下端连接的滑轮上绕钢丝绳，组成动滑轮，可以在补偿过程中缩短弹性补偿机构的移动长度，实现行程控制，增强稳定性。

Claims (3)

1.机械式隔水管悬挂补偿装置，其特征在于：所述的隔水管悬挂补偿装置包括螺旋紧定机构、弹性补偿机构、减摩机构、滑轮组、底座支撑，弹性补偿机构上端与螺旋紧定机构相连接，内部安装减摩机构，下端与滑轮组相连接，整体固定安装在底座支撑上；所述螺旋紧定机构包括后盖（1）、螺钉a（2）、隔水管卡盘（3）、伸缩臂（4）、螺纹轴（5），后盖（1）与隔水管卡盘（3）通过螺钉a（2）连接固定，4个伸缩臂（4）对称安装在隔水管卡盘（3）内部，螺纹轴（5）通过螺旋作用安装在后盖（1）上，并通过螺旋作用将螺纹轴（5）推靠在伸缩臂（4）上，使伸缩臂（4）能够沿着隔水管卡盘（3）的径向移动； 所述弹性补偿机构包括弹簧a（7）、伸缩筒（8）、钢球（9）、伸缩杆（10）、弹簧b（11）、导向套（13）、防尘圈（15），伸缩筒（8）顶部与隔水管卡盘（3）底部通过螺钉b（6）连接固定，弹簧a（7）、钢球（9）、伸缩杆（10）、弹簧b（11）依次装入到伸缩筒（8）内，伸缩筒（8）下端与导向套（13）通过螺栓（12）与螺母（14）连接固定，防尘圈（15）安装在导向套（13）下部；所述减摩机构包括钢球（9）、伸缩杆（10），6组钢球（9）对称安装于伸缩杆（10）的上部与伸缩筒（8）的间隙内，并且将减摩机构整体安放在伸缩筒（8）中，位于弹簧a（7）与弹簧b（11）之间；所述滑轮组包括滑轮架（16）、滑轮（19），滑轮架（16）与滑轮（19）安装在光杆（17）上，光杆（17）通过螺钉c（20）固定在支撑底座（18）上，伸缩杆（10）下端与滑轮架（16）采用螺纹连接固定。

2.根据权利要求1所述的机械式隔水管悬挂补偿装置，其特征在于：4个弹性补偿机构对称分布；采用螺旋紧定机构中4个对称分布的伸缩臂（4）通过螺纹轴（5）的螺旋作用对隔水管进行夹紧和定位。

3.根据权利要求1所述的机械式隔水管悬挂补偿装置，其特征在于：隔水管卡盘（3）内部对称安装4个立柱（21）；伸缩杆（10）与导向套（13）之间采用间隙配合。