CN114233212B - 一种可发电式海上钻井平台升沉补偿装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可发电式海上钻井平台升沉补偿装置，钻井井架内设有弹簧、压板以及浮动天车，弹簧一端连接在导向槽的顶部，另一端连接在压板上，浮动天车安装在压板的下方，且内部安装有柱面上开设有多道线槽的中心槽轮，该升沉补偿装置主要包括四大部分，分别是补偿机构部分、钻井绞车部分、收卷装置部分以及发电装置部分。所述补偿机构部分主要用于补偿隔水管由于海面波浪升沉产生的位移，所诉收卷装置包括收卷装置Ⅰ，收卷装置Ⅱ，收卷装置Ⅲ以及收卷装置Ⅳ，围绕着隔水筒的竖直轴线分别布置在左右以及前后四个位置。本发明结构简单，所需零部件制造容易，补偿效率高，可发电，能调节隔水管下放的角度，保证垂直下放，可靠性高。

Description

一种可发电式海上钻井平台升沉补偿装置

技术领域

本发明属于海上钻井平台升沉补偿装置领域，特别涉及到一种可发电式海上钻井平台升沉补偿装置。

背景技术

随着陆地资源的日益枯竭以及人类科技技术的不断进步，人类对大海的探索越来越广，加强了对海洋资源的勘探开发，发展海洋科技和高技术装备尤为重要。在石油领域，随着中国经济的发展，特别是石油化工和汽车工业的快速发展，石油和天然气供应不足的矛盾日益突出。而我国对海洋资源的开发还有待提高，当前，海上石油钻机最大工作水深已经超过了3000m，而且还将继续向更深的方向发展。但是海上作业环境恶劣，受海风，海浪，潮流等因素的影响，海上钻井平台会产生复杂的运动，这会严重影响钻井作业的进行，这对海上设备提出了新的挑战。

海上钻井平台升沉补偿装置是保障海上钻井船和半潜式钻井平台作业安全进行以及提高工作效率和质量必不可少的重要设备之一。因为海上波浪的影响，深海钻井所采用的半潜式钻井平台和钻井船将产生周期性的升沉运动，而这会使钻柱产生上下反复升降运动，从而会引起井底钻压的变化，严重时还会导致钻头脱离井底，这严重影响了钻井效率，降低了钻头与钻杆的寿命，甚至还可能会造成安全事故。因此，为了提高钻井效率，降低钻井成本，浮式钻井平台需要对钻柱升沉运动采取适当的补偿措施，以确保用于悬挂隔水管的大钩在海水中的位置不变，进一步确保钻杆和钻头的位置不变。

液压式升沉补偿系统在海洋浮式钻井平台上应用最为普遍，形式多样，由于钻柱的质量很大，且会频繁产生上下往复运动，会使液压系统产生持续的压力。而现有的升沉补偿装置大都集中于解决钻柱深沉运动的补偿，并没有将钻井船或钻井平台的深沉运动利用起来。因此，合理有效的利用浮式钻井平台的升沉运动，将液压系统产生的压力能转化成其他可利用能量对海上平台的能源供给将会有着积极意义。

此外，从钻井平台上下放隔水管时，由于海水的波浪运动，不能使隔水管竖直往下降落，从而造成向隔水管下放钻杆时，钻杆也会发生倾斜，进一步导致与钻杆相连的钻头倾斜的钻入海底低层，不能保证正确的钻井工位，会对钻头造成严重损坏。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种可发电、结构简单，补偿效率高和垂直下放隔水管的海上钻井平台升沉补偿装置。

一种可发电式海上钻井平台升沉补偿装置，包括：浮式钻井平台、设置在浮式钻井平台顶部的机架、设置于机架顶部的钻井井架、安装在机架与钻井井架上的位移补偿装置、安装在浮式钻井平台上的发电装置以及液压补偿缸；在所述位移补偿装置上吊挂有隔水管，该隔水管吊挂在浮式钻井平台下方；

所述位移补偿装置用于当海平面上升或下降时，对因为浮式钻井平台相对海平面上下移动隔水管产生的位移进行补偿从而使隔水管内的钻杆钻头工作更加稳定；

所述液压补偿缸将浮式钻井平台因为波浪的升沉运动产生的动能和势能转化为流体的压力能；所述发电装置再将流体的压力能转化成电能，从而达到发电的作用；

所述发电装置包括：软管、油管、单向阀Ⅰ、蓄能器Ⅰ，液压马达，变速箱，旋转发电装置、油箱、滤油器、单向阀Ⅱ、蓄能器Ⅱ；

所述单向阀Ⅰ的进油口通过软管与液压补偿缸上端的出油口相连，接口处采用密封锥形螺纹连接，单向阀Ⅰ的出油口与蓄能器Ⅰ的进油口相连，蓄能器Ⅰ出油口与液压马达的进油口相连，液压马达的出油口通过油管与油箱的回油口相连，油箱的吸油口通过油管再连接滤油器，滤油器又通过油管连接单向阀Ⅱ的进油口，单向阀Ⅱ的出油口与蓄能器Ⅱ的进油口相连，蓄能器Ⅱ的出油口通过软管与液压补偿缸下端的吸油口相连；所述液压马达的输出轴通过联轴器与变速箱的输出轴联接，变速器的输出轴与旋转发电装置的输入轴通过联轴器联接。

进一步地，如上所述的可发电式海上钻井平台升沉补偿装置，所述液压补偿杠包括：活塞杆、螺栓、端盖、防尘环、螺母、导向筒、组合密封I、缸筒、单向阀I、密封环、活塞、单向阀II、定位环、组合密封II、缸底；

所述活塞杆与单向阀I相连，单向阀I再与活塞相连，且都置于缸筒内；导向筒安装在缸筒的顶部，防尘环与组合密封I都在导向筒的内部且都与活塞杆同轴线安装；端盖在缸筒的最上面，通过螺栓、螺母连接将导向筒固定，同时实现与缸筒的连接与密封；单向阀II通过焊接与定位环连接，再安装在缸筒的底部，最后在合上缸底，缸底与缸筒通过螺栓螺母连接；所述缸筒上侧部设有出油口B，所述缸底中心设有进油口A。

进一步地，如上所述的可发电式海上钻井平台升沉补偿装置，所述蓄能器Ⅰ、蓄能器Ⅱ均拥有两个通道，分别为一个进油口和一个出油口；所述进油口和出油口均设有控制阀。

进一步地，如上所述的可发电式海上钻井平台升沉补偿装置，

以所述隔水管为中心，前后左右四方分别设置有收卷装置I、收卷装置Ⅱ、收卷装置Ⅲ和收卷装置Ⅳ；收卷装置Ⅱ与收卷装置Ⅰ关于隔水管)竖直中心线左右对称布置，收卷装置Ⅲ和收卷装置Ⅳ关于隔水管竖直中心线前后对称布置；收卷装置Ⅱ、收卷装置Ⅲ和收卷装置Ⅳ与收卷装置Ⅰ结构相同；

所述收卷装置I包括：步进电机Ⅰ、收卷筒Ⅰ、减速器以及拉绳Ⅰ、环形圈；

步进电机Ⅰ的输出轴与减速器的输入轴以及减速器的输出轴与收卷筒Ⅰ均通过联轴器联接；拉绳Ⅰ的一端与收卷筒Ⅰ相连，另一端焊接在环形圈的左侧，所述环形圈水平固定在隔水管的管体上；通过步进电机Ⅰ驱动收卷筒Ⅰ收放缠绕在其上的拉绳Ⅰ。

进一步地，如上所述的可发电式海上钻井平台升沉补偿装置，所述步进电机Ⅰ、收卷筒Ⅰ，减速器以及拉绳Ⅰ均固定于浮式钻井平台的下方。

进一步地，如上所述的可发电式海上钻井平台升沉补偿装置，所述位移补偿装置包括：弹簧、压板、浮动天车、钢丝绳、固定于浮式钻井平台上的耳环螺钉、钻井绞车、关于机架的中心轴线左右对称的布置的右位移补偿结构Ⅱ与左位移补偿机构Ⅰ；

所述弹簧、压板和浮动天车设置在钻井井架内，所述弹簧的上端与钻井井架顶部底面固定连接，下端与压板连接，浮动天车设置在压板的下方，压板与浮动天车安装在钻井井架竖直设置的导向槽内，能够沿着所述导向槽上下滑动；浮动天车中安装有开设多道线槽的中心槽轮；

所述左位移补偿机构I包括：连杆Ⅰ、连杆Ⅱ、导向轮I、液压补偿杠Ⅰ；所述连杆Ⅰ的底部与机架的左上方铰接在一起，连杆Ⅰ的上端与导向轮I的轴心以及连杆Ⅱ的一端铰接在一起，连杆Ⅱ的另一端与中心槽轮的圆心铰接在一起；所述液压补偿缸Ⅰ位于机架上，向右上方倾斜布置，液压补偿杠Ⅰ与机架铰链联接，液压补偿杠Ⅰ另一端的活塞杆铰接与浮动天车的左下方；

所述钢丝绳的一端固定在耳环螺钉上，然后绕过左位移补偿机构Ⅰ的导向轮I后，多圈缠绕在中心槽轮上，再绕过右位移补偿补偿Ⅱ的导向轮Ⅱ后，固定于钻井绞车上。

进一步地，如上所述的可发电式海上钻井平台升沉补偿装置，在所述浮动天车上通过大钩吊绳吊挂有大钩，大钩下面悬挂所述隔水管。

进一步地，如上所述的可发电式海上钻井平台升沉补偿装置，所述钻井绞车包括电机、收卷滚筒和减速器；所述电机、收卷滚筒和减速器均设置在浮式钻井平台的顶部，电机的输出轴与减速器的输入轴，以及减速器的输出轴与收卷滚筒都是通过联轴器连接。

有益效果：

本发明结构简单，所需零部件制造容易，补偿效率高，可发电，能调节隔水管下放的角度，保证垂直下放，可靠性高。

具体地，在现有技术中，海上浮式钻井平台的供电系统是以电缆线路为主从配点网中获取，而升沉补偿装置是补偿由于浮式平台的升沉运动使钻杆等产生的升沉位移，是没有发电功能的。对此，本发明提供的升沉补偿装置在解决的升沉补偿的同时，还产生了新的电能，即产生了新的能源供给，升沉补偿装置在工作时间不变，产生了电能，即工作效率增加，新产生的电能可以用于平台供电，降低了平台用电成本。

由于海上的波浪并不是规律的，所以造成浮式钻井平台的升沉运动也不是规律，所以流出液压缸的流体的压力也不是规律的，蓄能器可以将其暂时存储起来，从液压缸流出的压力不规律的流体从蓄能器中的进油口进入，压缩蓄能器中的空气，被压缩的蓄能器再将再将流体从蓄能器的出油口压出，这样在输出时就可以产生稳定连续的压力，从而达到了使其更稳定的效果，近而使发电机能够稳定的发电，因为若是不稳定的流体，可能会使发电间断，甚至驱动不了液压发电装置发电。

所述单向阀Ⅱ33是与蓄能器Ⅱ34配合使用，单向阀Ⅱ33的作用是为了防止蓄能器Ⅱ34中的流体回流，蓄能器Ⅱ34在整个系统中是起一个缓冲减压的作用。由于断断续续的流体会对液压元器件产生冲击，会降低液压元器件的使用寿命，蓄能器Ⅱ34可以缓和流体的冲击，使输出更加平缓。

现有的液压缸都是流体通过一个口双向流动，即从一个口流进流出，本发明的液压缸对其内部结构进行了创新改进，使得液压缸达到了一个使流体通过一个口单向进入，另外一个口单向流出，这样即在流出口形成一个稳定的液压能，从而与本申请发电装置相配合，驱动发电装置发电。

本发明通过在蓄能器Ⅰ、蓄能器Ⅱ上分别为设置一个进油口和一个出油口；并且所述进油口和出油口均设有控制阀的方式，是的发电设备发电更加稳定。其原理是利用气体的可压缩性，输入口流入的流体压缩蓄能器中的气体，将一部分流体的压力能转换为气体的压力能，蓄能器中被压缩的气体再将流体通过出油口压出，控制阀控制进出口流体的流量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为海水水位上升时升沉补偿装置的工作示意图；

图3为海水水位下降时升沉补偿装置的工作示意图；

图4为补偿缸的结构示意图；

图中，1-浮式钻井平台，2-机架，3-钻井井架，4-耳环螺钉，5-弹簧，6-压板，7-浮动天车，8,-中心槽轮，9-隔水管，10-大钩，11-大钩吊绳，12-钢丝绳，13-连杆Ⅰ，14-连杆Ⅱ，15-导向轮I，16-液压补偿缸I，17-导向轮Ⅱ，18-步进电机Ⅰ，19-收卷筒Ⅰ，20-拉绳Ⅰ，21-环形圈，22-电机，23-收卷滚筒，24-减速器，25-软管，26-油管，27-单向阀Ⅰ，28-蓄能器Ⅰ，29-液压马达，30-旋转发电装置，31-油箱，32-滤油器，33-单向阀Ⅱ，34-蓄能器Ⅱ，35-活塞杆，36-螺栓，37-端盖，38-防尘环，39-螺母，40-导向筒，41-组合密封I，42-缸筒，43-单向阀I，44-密封环，45-活塞，46-单向阀II，47-定位环，48-组合密封II，49-缸底，50-控制阀，51-海面波浪。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明一种用于海洋平台钻井的可发电式海上钻井平台升沉补偿装置，它包括浮式钻井平台1、设置在浮式钻井平台1顶部的机架2以及设置于机架2顶部的钻井井架3，所述钻井平台1上设有左右对称布置耳环螺钉4和钻井绞车，分别位于机架的两侧，还设有位于耳环螺钉4与钻井绞车之间的发电装置；所述的钻井井架3内设有竖直的导向槽，导向槽内设有竖直方向的弹簧5、压板6和浮动天车7，弹簧5顶部与导向槽顶部相连，底部与压板6相连，浮动天车7位于压板的下方；浮动天车7中安装有开设多道线槽的中心槽轮8，该升沉补偿装置还包括隔水管9、大钩10、大钩吊绳11、钢丝绳12以及位于机架2两侧呈对称布置的左位移补偿机构Ⅰ和右位移补偿机构Ⅱ，所述大钩10通过大钩吊绳11与浮动天车7相连，大钩10下面悬挂着隔水管9。

所述位移补偿机构I包括连杆Ⅰ13、连杆Ⅱ14、导向轮I15和液压补偿缸Ⅰ16，连杆Ⅰ13的底部与机架2的左上方铰接在一起，连杆Ⅰ13的上端与导向轮I15的轴心以及连杆Ⅱ14的一端铰接在一起，连杆Ⅱ14的另一端与中心槽轮8的圆心铰接在一起；所述液压补偿缸Ⅰ16位于机架2上，向右上方倾斜布置，液压补偿杠Ⅰ16与机架2铰链联接，液压补偿杠Ⅰ16另一端的活塞杆铰接于浮动天车7的左下方；所述钢丝绳12的一端固定在耳环螺钉4上，然后绕过左位移补偿机构Ⅰ的导向轮I15后，多圈缠绕在中心槽轮8上，再绕过右位移补偿补偿Ⅱ的导向轮Ⅱ17后，固定于钻井绞车上。所述右位移补偿结构Ⅱ与左位移补偿机构Ⅰ关于机架的中心轴线对称布置。

该升沉补偿装置还包括分别位于钻井平台1下，以隔水管为中心的前后左右四方的收卷装置I、收卷装置Ⅱ、收卷装置Ⅲ和收卷装置Ⅳ，所述收卷装置I包括步进电机Ⅰ18、收卷筒Ⅰ19，减速器以及拉绳Ⅰ20，均固定于浮式钻井平台1的下方，步进电机Ⅰ18的输出轴与减速器的输入轴以及减速器的输出轴与收卷筒Ⅰ19均通过联轴器联接，拉绳Ⅰ20的一端与收卷筒Ⅰ19相连，另一端焊接在环形圈21的左侧。收卷装置Ⅱ、收卷装置Ⅲ和收卷装置Ⅳ都与收卷装置Ⅰ构件相同，收卷装置Ⅱ与收卷装置Ⅰ关于隔水管9竖直中心线左右对称布置，收卷装置Ⅲ和收卷装置Ⅳ关于隔水管9竖直中心线前后对称布置。

所述钻井绞车包括电机22、收卷滚筒23和减速器24，均设置在浮式钻井平台1的顶部，电机22的输出轴与减速器24的输入轴，以及减速器24的输出轴与收卷滚筒23都是通过联轴器连接。

所述发电装置包括液压补偿缸Ⅰ16、液压补偿杠Ⅱ、软管25、油管26、单向阀Ⅰ27、蓄能器Ⅰ28，液压马达29，变速箱，旋转发电装置30、油箱31、滤油器32、单向阀Ⅱ33、蓄能器Ⅱ34；所述油管26、单向阀Ⅰ27、蓄能器Ⅰ28，液压马达29，变速箱，旋转发电装置30、油箱31、滤油器32、单向阀Ⅱ33、蓄能器Ⅱ34都布置于浮式钻井平台1上，单向阀Ⅰ27的进油口通过软管25与IⅠ16上端的出油口相连，接口处采用密封锥形螺纹连接，单向阀Ⅰ27的出油口与蓄能器Ⅰ28的进油口相连，蓄能器Ⅰ28出油口与液压马达29的进油口相连，液压马达29的出油口通过油管26与油箱31的回油口相连，油箱31的吸油口通过油管再连接滤油器32，滤油器32又通过油管连接单向阀Ⅱ33的进油口，单向阀Ⅱ33的出油口与蓄能器Ⅱ34的进油口相连，蓄能器Ⅱ34的出油口通过软管与液压补偿缸Ⅰ16和液压补偿杠Ⅱ下端的吸油口相连。所述液压马达29的输出轴通过联轴器与变速箱的输出轴联接，变速器的输出轴与旋转发电装置30的输入轴通过联轴器联接。

所述的液压补偿杠包括活塞杆35，螺栓36，端盖37，防尘环38，螺母39，导向筒40，组合密封I41，缸筒42，单向阀I43，密封环44，活塞45，单向阀II46，定位环47，组合密封II48，缸底49。活塞杆35与单向阀I43相连，单向阀I43再与活塞45相连，且都置于缸筒42内；导向筒40安装在缸筒42的顶部，防尘环38与组合密封I41都在导向筒40的内部且都与活塞杆35同轴线安装；端盖37在缸筒42的最上面，通过螺栓36、螺母39连接将导向筒40固定，同时实现与缸筒42的连接与密封；单向阀II46通过焊接与定位环47连接，再安装在缸筒42的底部，最后在合上缸底49，缸底49与缸筒42是通过螺栓螺母连接。所述缸筒上侧部设有出油口B，所述缸底49中心设有进油口A。

所述的蓄能器，其特征在于拥有两个通道，一个进油口和一个出油口；进油口和出油口均设有控制阀50。

本发明的工作工程如下：如图1所示，下放隔水管时将所有控制阀打开，让液压补偿缸Ⅰ16和液压补偿缸Ⅱ上下两个油腔排油吸油，浮动天车7沿着导向槽向下运动，液压补偿缸Ⅰ16和液压补偿缸Ⅱ的活塞杆被压缩，此时悬挂在大钩10上的隔水管9缓慢放入海中，在下降过程中，若观察到隔水管9向右倾斜，此时操作工人调节步进电机Ⅰ18，步进电机Ⅰ18带动变速器，变速器再带动收卷筒Ⅰ19转动，收卷筒Ⅰ再卷动拉伸Ⅰ20施加一个向左的拉力在环形圈21上，环形圈21再将隔水筒9向右的倾斜度补偿回来；同理当隔水管向左或者前后倾斜时，同样可以调节相对应的步进电机Ⅱ、步进电机Ⅲ和步进电机Ⅳ使隔水管竖直下放。该装置确保了隔水管9的竖直下放，从而确保了后续钻杆和钻头的下放安全。

在进行深海油气开发的过程中，由于工作环境的复杂，恶劣，导致海上能源供给成本昂贵，浮式钻井平台1升沉运动变化迅速，会对钻井作业的顺利进行产生很大的负面影响，而本发明装置不仅能够补偿隔水管9的竖直位移，保证钻井的顺利进行，而且还利用了浮式平台1的竖直位移发电产生新的能源供给，提高了工作效率，降低了工作成本。

具体地，在现有技术中，海上浮式钻井平台的供电系统是以电缆线路为主从配点网中获取，而升沉补偿装置是补偿由于浮式平台的升沉运动使钻杆等产生的升沉位移，是没有发电功能的。对此，本发明提供的升沉补偿装置在解决的升沉补偿的同时，还产生了新的电能，即产生了新的能源供给，升沉补偿装置在工作时间不变，产生了电能，即工作效率增加，新产生的电能可以用于平台供电，降低了平台用点成本。

如图2所示，当浮式钻井平台1随海面波浪51上升时，会导致大钩10载荷增加，压缩液压补偿缸中活塞杆35相对于缸筒42向下运动，连杆Ⅰ13和连杆Ⅱ14也会随着浮式钻井平台1向上运动，导向轮I15也向上运动，使得钢丝12张紧，连杆Ⅰ13向外偏转，通过连杆Ⅱ14带动浮动天车7相对于钻井井架3沿导向槽向下运动，此时压缩的弹簧5使得压板6也与浮动天车7接触施加一个使浮动天车7相对于机架向下运动，从而补偿掉浮式钻井平台1向上的位移，使得隔水管的竖直位移不变，同时，活塞杆35带动活塞45下降，使得液压补偿缸中活塞45以下空间的压力升高。此时液压补偿缸内部情况结合图4进行阐明，图4中单向阀I43打开，单向阀II46打开，活塞45下的流体通过B口被压出补偿缸，回到图2，经过单向阀Ⅰ27流入蓄能器Ⅰ28中。之后蓄能器Ⅰ28又将流体送入液压马达29中，液压马达29再通过变速箱带动旋转发电装置30进行发电，最后流体流回油箱31。所述单向阀Ⅰ27在系统中是必要的，其作用是为了防止蓄能器Ⅰ28中的流体回流到补偿缸中。所述的蓄能器Ⅰ28在系统中其的作用是为了使流入液压马达29中的流体更加稳定，从而使发电机能够稳定的发电。同时，而活塞45下部分腔体通过A口吸油，将油箱31中的液压油经滤油器32，单向阀Ⅱ33以及蓄能器Ⅱ34后吸入液压补偿缸中。所述单向阀Ⅱ33是与蓄能器Ⅱ34配合使用，单向阀Ⅱ33的作用是为了防止蓄能器Ⅱ34中的流体回流，蓄能器Ⅱ34在整个系统中是起一个缓冲减压的作用。

如图3所示，当海面波浪下降时，会导致大钩10载荷减小，液压补偿缸中的活塞杆35向上运动，浮动天车7相对于机架2沿导向槽向上运动，连杆Ⅰ13向有些偏转，在钢绳12的作用下使得连杆Ⅱ带动浮动天车沿着导向槽向上运动，从而补偿浮式钻井1平台下降的位移，从而补偿隔水管9向下的位移，使隔水管竖直方向位置不变，同时，由于液压补偿缸I16中的活塞杆35向上运动，此时液压补偿缸I16的内部情况结合图4进行阐明，图4中单向阀I43关闭，单向阀II46打开。回到图3，油箱31中的液压油经滤油器32，单向阀Ⅱ33，蓄能器Ⅱ34、最后通过A口被吸入到液压补偿缸中活塞45以下的腔体中。所述的单向阀Ⅱ33与蓄能器Ⅱ34是配合使用，单向阀Ⅱ33的作用是防止蓄能器Ⅱ34中的流体回流，蓄能器Ⅱ34则在整个系统中起一个缓冲减压的作用。同时，液压补偿缸中活塞45上腔体的流体通过B口被压出。然后流体经过单向阀Ⅰ27，蓄能器Ⅱ28到液压马达29，然后液压马达29带动变速箱，变速箱再带旋转发电装置30发电，而流体经过液压马达29后，最终流回油箱。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种可发电式海上钻井平台升沉补偿装置，其特征在于：包括：浮式钻井平台(1)、设置在浮式钻井平台(1)顶部的机架(2)、设置于机架(2)顶部的钻井井架(3)、安装在机架(2)与钻井井架(3)上的位移补偿装置、安装在浮式钻井平台(1)上的发电装置，所述位移补偿装置包括液压补偿缸；在所述位移补偿装置上吊挂有隔水管(9)，该隔水管(9)吊挂在浮式钻井平台(1)下方；

所述位移补偿装置用于当海平面上升或下降时，对因为浮式钻井平台(1)相对海平面上下移动隔水管(9)产生的位移进行补偿从而使隔水管内的钻杆钻头工作更加稳定；

所述液压补偿缸将浮式钻井平台(1)因为波浪的升沉运动产生的动能和势能转化为流体的压力能；所述发电装置再将流体的压力能转化成电能，从而达到发电的作用；

所述发电装置包括：软管(25)、油管(26)、单向阀Ⅰ(27)、蓄能器Ⅰ(28)，液压马达(29)，变速箱、旋转发电装置(30)、油箱(31)、滤油器(32)、单向阀Ⅱ(33)、蓄能器Ⅱ(34)；

所述单向阀Ⅰ(27)的进油口通过软管(25)与液压补偿缸上端的出油口B相连，接口处采用密封锥形螺纹连接，单向阀Ⅰ(27)的出油口与蓄能器Ⅰ(28)的进油口相连，蓄能器Ⅰ(28)出油口与液压马达(29)的进油口相连，液压马达(29)的出油口通过油管(26)与油箱(31)的回油口相连，油箱(31)的吸油口通过油管再连接滤油器(32)，滤油器(32)又通过油管连接单向阀Ⅱ(33)的进油口，单向阀Ⅱ(33)的出油口与蓄能器Ⅱ(34)的进油口相连，蓄能器Ⅱ(34)的出油口通过软管与液压补偿缸下端的吸油口A相连；所述液压马达(29)的输出轴通过联轴器与变速箱的输出轴联接，变速器的输出轴与旋转发电装置(30)的输入轴通过联轴器联接；

所述液压补偿缸包括：活塞杆(35)、螺栓(36)、端盖(37)、防尘环(38)、螺母(39)、导向筒(40)、组合密封I(41)、缸筒(42)、单向阀I(43)、密封环(44)、活塞(45)、单向阀II(46)、定位环(47)、组合密封II(48)、缸底(49)；

所述活塞杆(35)与单向阀I(43)相连，单向阀I(43)再与活塞(45)相连，且都置于缸筒(42)内；导向筒(40)安装在缸筒(42)的顶部，防尘环(38)与组合密封I(41)都在导向筒(40)的内部且都与活塞杆(35)同轴线安装；端盖(37)在缸筒(42)的最上面，通过螺栓(36)、螺母(39)连接将导向筒(40)固定，同时实现与缸筒(42)的连接与密封；单向阀II(46)通过焊接与定位环(47)连接，再安装在缸筒(42)的底部，最后在合上缸底(49)，缸底(49)与缸筒(42)通过螺栓螺母连接；所述缸筒上侧部设有出油口B，所述缸底(49)中心设有进油口A。

2.根据权利要求1所述的可发电式海上钻井平台升沉补偿装置，其特征在于：所述蓄能器Ⅰ(28)、蓄能器Ⅱ(34)均拥有两个通道，分别为一个进油口和一个出油口；所述进油口和出油口均设有控制阀(50)。

3.根据权利要求1所述的可发电式海上钻井平台升沉补偿装置，其特征在于：

以所述隔水管(9)为中心，前后左右四方分别设置有收卷装置I、收卷装置Ⅱ、收卷装置Ⅲ和收卷装置Ⅳ；收卷装置Ⅱ与收卷装置Ⅰ关于隔水管(9)竖直中心线左右对称布置，收卷装置Ⅲ和收卷装置Ⅳ关于隔水管(9)竖直中心线前后对称布置；收卷装置Ⅱ、收卷装置Ⅲ和收卷装置Ⅳ与收卷装置Ⅰ结构相同；

所述收卷装置I包括：步进电机Ⅰ(18)、收卷筒Ⅰ(19)、减速器以及拉绳Ⅰ(20)、环形圈(21)；

步进电机Ⅰ(18)的输出轴与减速器的输入轴以及减速器的输出轴与收卷筒Ⅰ(19)均通过联轴器联接；拉绳Ⅰ(20)的一端与收卷筒Ⅰ(19)相连，另一端焊接在环形圈(21)的左侧，所述环形圈(21)水平固定在隔水管(9)的管体上；通过步进电机Ⅰ(18)驱动收卷筒Ⅰ(19)收放缠绕在其上的拉绳Ⅰ(20)。

4.根据权利要求3所述的可发电式海上钻井平台升沉补偿装置，其特征在于：所述步进电机Ⅰ(18)、收卷筒Ⅰ(19)，减速器以及拉绳Ⅰ(20)均固定于浮式钻井平台(1)的下方。

5.根据权利要求3所述的可发电式海上钻井平台升沉补偿装置，其特征在于：所述位移补偿装置包括：弹簧(5)、压板(6)、浮动天车(7)、钢丝绳(12)、固定于浮式钻井平台(1)上的耳环螺钉(4)、钻井绞车、关于机架(2)的中心轴线左右对称的布置的右位移补偿机构Ⅱ与左位移补偿机构Ⅰ；

所述弹簧(5)、压板(6)和浮动天车(7)设置在钻井井架(3)内，所述弹簧(5)的上端与钻井井架(3)顶部底面固定连接，下端与压板(6)连接，浮动天车(7)设置在压板(6)的下方，压板(6)与浮动天车(7)安装在钻井井架(3)竖直设置的导向槽内，能够沿着所述导向槽上下滑动；浮动天车(7)中安装有开设多道线槽的中心槽轮(8)；

所述左位移补偿机构I包括：连杆Ⅰ(13)、连杆Ⅱ(14)、导向轮I(15)、液压补偿缸Ⅰ(16)；所述连杆Ⅰ(13)的底部与机架(2)的左上方铰接在一起，连杆Ⅰ(13)的上端与导向轮I(15)的轴心以及连杆Ⅱ(14)的一端铰接在一起，连杆Ⅱ(14)的另一端与中心槽轮(8)的圆心铰接在一起；所述液压补偿缸Ⅰ(16)位于机架(2)上，向右上方倾斜布置，液压补偿缸Ⅰ(16)与机架(2)铰链联接，液压补偿缸Ⅰ(16)另一端的活塞杆铰接与浮动天车(7)的左下方；

所述钢丝绳(12)的一端固定在耳环螺钉(4)上，然后绕过左位移补偿机构Ⅰ的导向轮I(15)后，多圈缠绕在中心槽轮(8)上，再绕过右位移补偿机构Ⅱ的导向轮Ⅱ(17)后，固定于钻井绞车上。

6.根据权利要求5所述的可发电式海上钻井平台升沉补偿装置，其特征在于：在所述浮动天车(7)上通过大钩吊绳(11)吊挂有大钩(10)，大钩(10)下面悬挂所述隔水管(9)。

7.根据权利要求5所述的可发电式海上钻井平台升沉补偿装置，其特征在于：所述钻井绞车包括电机(22)、收卷滚筒(23)和减速器(24)；所述电机(22)、收卷滚筒(23)和减速器(24)均设置在浮式钻井平台(1)的顶部，电机(22)的输出轴与减速器(24)的输入轴，以及减速器(24)的输出轴与收卷滚筒(23)都是通过联轴器连接。