CN110685615B - 一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置及平移方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置及平移方法，平移装置包括支撑梁，支撑梁上设有导轨、滑移梁、滑块、滑移液缸和锁紧装置，滑移液缸两端分别与滑移梁、滑块相连接，且滑移梁和滑块均可沿着导轨滑动并通过锁紧装置进行锁紧，滑移梁用于连接张紧器；平移方法为根据当前作业井位和目标作业井位之间的位置关系，确定滑块和滑移梁的目标位置；解除滑块上的锁紧装置，滑移液缸伸长指定长度，驱动滑块运动至目标位置，并锁紧滑块上的锁紧装置；解除滑移梁上的锁紧装置，滑移液缸缩回指定长度，驱动滑移梁运动至目标位置，并锁紧滑移梁上的锁紧装置。本发明简化了滑移驱动装置结构、降低了生产成本，并提高了滑移的可靠性，易于装配和维护。

Description

一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置及平移方法

技术领域

本发明涉及海洋石油钻采技术领域，特别涉及一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置及平移方法。

背景技术

海洋深水钻探作业一般由海洋浮式钻井平台进行。钻井隔水管是海底井口装置与浮式钻井平台之间的连接通道，钻井液通过这个通道返回浮式平台，并把钻屑从井底带出。浮式钻井平台上的隔水管张紧器从顶部拉住隔水管，使其保持近似恒定的张力载荷，降低浮式钻井平台与海底之间的相对运动对隔水管的不利影响。

浮式平台隔水管张紧器目前有钢丝绳式和液压缸直接作用式。钢丝绳式张紧器一般仅用于单井口作业，而双井口作业一般采用液缸直接作用式张紧器。现有液缸直接作用式张紧器常采用齿轮/齿条方式驱动张紧器在两个井口之间移动，对齿轮齿条加工、安装精度要求较高；且张紧器在悬挂隔水管串平移时支撑梁负载较大，导致齿条变形较大并影响齿轮齿条啮合，从而损坏齿轮齿条或降低其使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的双井口作业中采用液缸直接作用式张紧器，对齿轮齿条加工安装精度要求较高，在悬挂隔水管串平移时齿条变形较大，影响齿轮齿条啮合的不足，提供一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置及平移方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置，包括支撑梁，所述支撑梁上设有导轨、滑移梁、滑块、滑移液缸和锁紧装置，所述滑移液缸的两端分别与所述滑移梁、所述滑块相连接，且所述滑移梁和所述滑块均可沿着所述导轨滑动并通过所述锁紧装置进行锁紧，所述滑移梁用于连接张紧器。

当需要从当前作业井位移动至目标作业井位时，滑移梁带动张紧器沿着导轨滑动，并最终通过锁紧装置进行锁紧。而设有的滑块可以带动滑移液缸发生移动，相较于滑移液缸直接固定在支撑梁上，可以大大缩短滑移液缸的长度，减少成本。滑移梁上的锁紧装置也具有承担钻井隔水管偏斜时在滑动方向上的张紧分力的作用。

本发明所述的平移装置，通过滑移液缸和锁紧装置的配合使用，可以方便的驱使张紧器调整工作位置。与现有技术相比，简化了滑移驱动装置的结构、降低了生产成本，并提高了滑移的可靠性，易于装配和维护。

优选的，所述支撑梁上沿着导轨方向间隔设有至少两个锁紧孔位，所述锁紧孔位和所述锁紧装置相适配。

优选的，所述锁紧装置包括锁紧滑套、锁紧销和锁紧液缸，所述锁紧液缸和所述锁紧销相连接，所述锁紧液缸驱动所述锁紧销沿着所述锁紧滑套滑移，所述锁紧销与所述锁紧孔位相适配，通过将所述锁紧销插入和拔出所述锁紧孔位，来实现锁紧和解锁。

所述支撑梁上也可不设置锁紧孔位，所述锁紧装置可采用其他任何可实现锁紧的结构形式，不限于本发明所述的锁紧销结构。

优选的，所述锁紧销用于和所述锁紧孔位相适配的一端设有锥度，所述锥度用于导向，从而可以减少制造误差和传感器误差对锁紧销插入锁紧孔位的影响。

优选的，所有所述锁紧孔位均布设置，且相邻两个所述锁紧孔位之间的距离是相邻两个作业井位之间的距离的公约数，便于进行位置调整。

优选的，所述滑移梁和所述滑块的底部均设有支撑滚子装置，所述滑移梁和所述滑块的侧面均设有导向滚子装置。以减少滑移时的摩擦阻力和减少滑移时的驱动装置的功耗，并降低支撑面的磨损。

优选的，所述滑移液缸设有位置传感器，所述位置传感器用于监测所述滑移液缸的伸缩位移。使得滑移液缸的活塞杆每次伸缩的距离与锁紧孔位间距匹配，从而实现锁紧销与锁紧孔位之间较精确的定位。

优选的，所述支撑梁上设有拖链，所述拖链的一端与所述支撑梁相连接，另一端与所述滑移梁相连接。拖链用于引导和保护连接到滑移梁或张紧器上的液压胶管和电缆。

优选的，所述导轨的两端设有限位块，以防止滑移梁意外冲出支撑梁。

本发明还公开了一种海洋钻井隔水管张紧器平移方法，利用任一所述的一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置进行张紧器的平移，包括以下步骤：

步骤一：根据当前作业井位和目标作业井位之间的位置关系，确定所述滑块和所述滑移梁的目标位置；

步骤二：解除所述滑块上的所述锁紧装置，所述滑移液缸伸长指定长度，驱动所述滑块运动至目标位置，并锁紧所述滑块上的所述锁紧装置；

步骤三：解除所述滑移梁上的所述锁紧装置，所述滑移液缸缩回指定长度，驱动所述滑移梁运动至目标位置，并锁紧所述滑移梁上的所述锁紧装置；

所述步骤二和步骤三能够替换为：

步骤二：解除所述滑移梁上的所述锁紧装置，所述滑移液缸伸长指定长度，驱动所述滑移梁运动至目标位置，并锁紧所述滑移梁上的所述锁紧装置；

步骤三：解除所述滑块上的所述锁紧装置，所述滑移液缸缩回指定长度，驱动所述滑块运动至目标位置，并锁紧所述滑块上的所述锁紧装置。

本发明所述的平移方法，通过滑移液缸即可保证滑移梁和滑块运动相同的距离，均到达目标位置，最后通过锁紧装置锁紧。本发明所述的平移方法操作简单，滑移可靠性高，滑移精度也较高。

与现有技术相比，本发明所述的平移装置的有益效果：

本发明所述的平移装置，通过滑移液缸和锁紧装置的配合使用，可以方便的驱使张紧器调整工作位置。与现有技术相比，简化了滑移驱动装置的结构、降低了生产成本，并提高了滑移的可靠性，易于装配和维护。

与现有技术相比，本发明所述的平移方法的有益效果：

本发明所述的平移方法，通过滑移液缸即可保证滑移梁和滑块运动相同的距离，均到达目标位置，最后通过锁紧装置锁紧。本发明所述的平移方法操作简单，滑移可靠性高，滑移精度也较高。

附图说明：

图1是本发明所述的一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置的俯视图。

图2是本发明所述的一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置的正视图。

图3是本发明所述的一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置的侧视图。

图4是本发明所述的锁紧装置在解锁状态的结构示意图。

图5是本发明所述的锁紧装置在锁紧状态的结构示意图。

图6是本发明所述的一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置的滑移状态图一。

图7是本发明所述的一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置的滑移状态图二。

图8是本发明所述的一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置的滑移状态图三。

图9是本发明所述的一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置的滑移状态图四。

图10是本发明所述的一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置的滑移状态图五。

图中标记：01-钻台结构，02-张紧液缸，3-支撑梁，31-锁紧孔位，32-拖链，33-限位块，4-滑移梁，5-滑块，6-滑移液缸，7-锁紧装置，71-锁紧滑套，72-锁紧销，73-锁紧液缸，8-支撑滚子装置，9-导向滚子装置，10-卸扣。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1-图3所示，一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置，包括在钻台结构01下方焊接或螺栓连接的2组支撑梁3，每组支撑梁3为由一对镜像的L形钢结构组成半开式的支撑导轨，在所述导轨上设有滑移梁4和滑块5，所述滑移梁4和所述滑块5均可沿着所述导轨滑动。所述支撑梁3可在长度方向拼接，其两端设置有限位块33，用于防止所述滑移梁4和所述滑块5意外冲出所述支撑梁3。张紧器的张紧液缸02通过卸扣10悬挂在所述滑移梁4下部的销轴上，所述滑移梁4带动张紧液缸02在所述钻台结构01下面平移。

所述支撑梁3上均布有若干锁紧孔位31，两作业井位之间的距离是相邻两个所述锁紧孔位31之间距离的整数倍。所述滑移梁4上设置有四个锁紧装置7，所述滑块5上设置有两个锁紧装置7，所述锁紧装置7和所述锁紧孔位31相适配，以实现所述滑移梁4和所述滑块5分别锁紧在所述支撑梁3上。所述滑移梁4上的所述锁紧装置7也具有承担钻井隔水管偏斜时在滑动方向上的张紧分力的作用。

如图4-图5所示，所述锁紧装置7由锁紧滑套71、锁紧销72和锁紧液缸73组成。所述锁紧液缸73的缸筒安装在所述锁紧滑套71上，所述锁紧销72与所述锁紧液缸73活塞杆销轴连接，所述锁紧销72可以在所述锁紧滑套71内滑动。所述锁紧液缸73驱动所述锁紧销72在所述支撑梁3上面的至少两个所述锁紧孔位31内插拔。所述锁紧销72前端设计有导向用的锥度，可以减少制造误差和传感器误差对所述锁紧销72插入所述锁紧孔位31的影响。所述滑移梁4和所述滑块5用的所述锁紧装置7具有互换性。

所述滑移梁4和所述滑块5之间通过所述滑移液缸6相连接，具体的，所述滑移液缸6的缸筒和活塞杆通过销轴分别连接所述滑移梁4和所述滑块5，所述滑移液缸6内设置有位移传感器，控制系统检测活塞杆的伸缩位移，并使活塞杆每次伸缩的距离与所述锁紧孔位31间距匹配，从而实现所述锁紧销72与所述锁紧孔位31之间较精确的定位。

所述滑移梁4和所述滑块5的底部均安装有支撑滚子装置8，用于支撑整个张紧器以及隔水管串，侧面安装有导向滚子装置9，防止滑移时产生过大偏斜。且支撑和导向均采用滚子装置，可以减少滑移时的摩擦阻力和减少滑移时的驱动装置的功耗，并降低支撑面的磨损。拖链32的一端连接所述支撑梁3，另外一端连接所述滑移梁4，用于引导和保护连接到所述滑移梁4或所述张紧液缸02上的液压胶管和电缆。

实施例2

一种海洋钻井隔水管张紧器平移方法，利用实施例1所述的一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置进行张紧器的平移。

在本实施例中假设图6所示状态为当前作业井位下滑块5和滑移梁4的位置，图10所示状态为目标作业井位下滑块5和滑移梁4的目标装置，那么从当前作业井位移动至目标作业井位，包括以下步骤：

步骤一：根据当前作业井位和目标作业井位之间的位置关系，确定所述滑块5和所述滑移梁4的目标位置(如图10所示)，以及所述滑块5和所述滑移梁4的移动方向、距离；

步骤二：如图7所示，拔出所述滑块5上的所述锁紧销72，驱动所述滑移液缸6伸长，带动所述滑块5滑动，进入所述滑块5滑动状态；

步骤三：如图8所示，所述滑移液缸6继续伸长，控制系统通过位移传感器检测到所述滑移液缸6活塞杆的伸长达到预定距离时，控制活塞杆停止伸长，然后驱动所述滑块5上的所述锁紧销72插入下一组所述锁紧孔位31，进入所述滑块5移动到位状态；

步骤四：如图9所示，拔出所述滑移梁4上的所述锁紧销72，驱动所述滑移液缸6收缩，带动所述滑移梁4滑动，进入所述滑移梁4滑动状态；

步骤五：如图10所示，所述滑移液缸6继续收缩，当控制系统通过位移传感器检测到所述滑移液缸6活塞杆的收缩达到初始距离时，控制活塞杆停止收缩，然后驱动所述滑移梁4上的所述锁紧销72插入下一组所述锁紧孔位31，进入目标井位状态。

不断重读步骤一至步骤五，实现所述滑移梁4的步进移动，从而带动所述滑移梁4下方的张紧器进行步进移动。

实施例3

一种海洋钻井隔水管张紧器平移方法，利用实施例1所述的一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置进行张紧器的平移。

在本实施例中假设图10所示状态为当前作业井位下滑块5和滑移梁4的位置，图6所示状态为目标作业井位下滑块5和滑移梁4的目标装置，那么从当前作业井位移动至目标作业井位，包括以下步骤：

步骤一：根据当前作业井位和目标作业井位之间的位置关系，确定所述滑块5和所述滑移梁4的目标位置(如图6所示)，以及所述滑块5和所述滑移梁4的移动方向、距离；

步骤二：如图9所示，拔出所述滑移梁4上的所述锁紧销72，驱动所述滑移液缸6伸长，带动所述滑移梁4滑动，进入所述滑移梁4滑动状态；

步骤三：如图8所示，所述滑移液缸6继续伸长，控制系统通过位移传感器检测到所述滑移液缸6活塞杆的伸长达到预定距离时，控制活塞杆停止伸长，然后驱动所述滑移梁4上的所述锁紧销72插入下一组所述锁紧孔位31，进入所述滑移梁4移动到位状态；

步骤四：如图7所示，拔出所述滑块5上的所述锁紧销72，驱动所述滑移液缸6收缩，带动所述滑块5滑动，进入所述滑块5滑动状态；

步骤五：如图6所示，所述滑移液缸6继续收缩，当控制系统通过位移传感器检测到所述滑移液缸6活塞杆的收缩达到初始距离时，控制活塞杆停止收缩，然后驱动所述滑块5上的所述锁紧销72插入下一组所述锁紧孔位31，进入目标井位状态。

不断重读步骤一至步骤五，实现所述滑移梁4的步进移动，从而带动所述滑移梁4下方的张紧器进行步进移动。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置，其特征在于，包括支撑梁，所述支撑梁上设有导轨、滑移梁、滑块、滑移液缸和锁紧装置，所述滑移液缸的两端分别与所述滑移梁、所述滑块相连接，且所述滑移梁和所述滑块均可沿着所述导轨滑动并通过所述锁紧装置进行锁紧；

所述支撑梁上沿着导轨方向间隔设有至少两个锁紧孔位，所述锁紧孔位和所述锁紧装置相适配；

所述锁紧装置包括锁紧滑套、锁紧销和锁紧液缸，所述锁紧液缸和所述锁紧销相连接，所述锁紧液缸驱动所述锁紧销沿着所述锁紧滑套滑移，所述锁紧销与所述锁紧孔位相适配；

所述滑移梁和所述滑块的底部均设有支撑滚子装置，所述滑移梁和所述滑块的侧面均设有导向滚子装置。

2.根据权利要求1所述的一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置，其特征在于，所述锁紧销用于和所述锁紧孔位相适配的一端设有锥度。

3.根据权利要求1所述的一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置，其特征在于，所有所述锁紧孔位均布设置，且相邻两个所述锁紧孔位之间的距离是相邻两个作业井位之间的距离的公约数。

4.根据权利要求1所述的一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置，其特征在于，所述滑移液缸设有位置传感器，所述位置传感器用于监测所述滑移液缸的伸缩位移。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置，其特征在于，所述支撑梁上设有拖链，所述拖链的一端与所述支撑梁相连接，另一端与所述滑移梁相连接。

6.根据权利要求1-4任一所述的一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置，其特征在于，所述导轨的两端设有限位块。

7.一种海洋钻井隔水管张紧器平移方法，其特征在于，利用如权利要求1-6任一所述的一种海洋钻井隔水管张紧器平移装置进行张紧器的平移，包括以下步骤：

步骤一：根据当前作业井位和目标作业井位之间的位置关系，确定所述滑块和所述滑移梁的目标位置；

步骤二：解除所述滑块上的所述锁紧装置，所述滑移液缸伸长指定长度，驱动所述滑块运动至目标位置，并锁紧所述滑块上的所述锁紧装置；

步骤三：解除所述滑移梁上的所述锁紧装置，所述滑移液缸缩回指定长度，驱动所述滑移梁运动至目标位置，并锁紧所述滑移梁上的所述锁紧装置；

所述步骤二和步骤三能够替换为：

步骤二：解除所述滑移梁上的所述锁紧装置，所述滑移液缸伸长指定长度，驱动所述滑移梁运动至目标位置，并锁紧所述滑移梁上的所述锁紧装置；

步骤三：解除所述滑块上的所述锁紧装置，所述滑移液缸缩回指定长度，驱动所述滑块运动至目标位置，并锁紧所述滑块上的所述锁紧装置。