CN206581905U - 一种保持钻杆位姿平衡的海洋钻井装备 - Google Patents

Abstract

一种保持钻杆位姿平衡的海洋钻井装备，包括钻井平台，钻井平台上开有通孔，通孔的上方设有钻机，钻机连接检测控制系统，钻机包括钻塔、钻进驱动设备和钻杆位姿补偿设备，钻塔内固接导轨，导轨的长度与钻塔的高度相适配，钻进驱动设备固接在导轨上，钻进驱动设备沿导轨滑动，钻杆位姿补偿设备固定在钻进驱动设备的下方，钻杆位姿补偿设备夹持钻杆，钻杆通过钻进驱动设备的滑动实现向上和向下移动，钻杆向下移动能穿过通孔实现钻井作业，钻杆在向上和向下移动时通过钻杆位姿补偿设备的补偿运动保持平衡状态，钻杆位姿补偿设备的补偿运动由检测控制系统控制。本实用新型通过多自由度稳定平台使钻杆实时保持钻杆的平衡状态，提高钻进精度和生产效率。

Description

一种保持钻杆位姿平衡的海洋钻井装备

技术领域

本实用新型涉及钻探设备技术领域，尤其涉及一种保持钻杆位姿平衡的海洋钻井装备。

背景技术

深海海洋钻井作业不同于浅海海洋钻井作业，深海海洋钻井作业通常需要采用基于钻井船或海洋浮式平台的钻井装备，但钻井船或海洋浮式平台非常容易受到环境影响，在钻井过程中容易产生横摇、纵摇、偏航、横移、纵移、升沉等多个自由度上的运动，严重影响了海洋钻井作业的顺利进行，降低钻进精度和钻进的效率，而且极大地缩减了钻杆及钻具的使用寿命。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种通过多自由度稳定平台实现钻杆在钻井作业过程中的高精度、快响应的位姿补偿，极大的提高钻进精度和生产效率的保持钻杆位姿平衡的海洋钻井装备。

本实用新型提供一种保持钻杆位姿平衡的海洋钻井装备，包括钻井平台，所述钻井平台上开有通孔，所述通孔的上方设有钻机，所述钻机连接检测控制系统，所述钻机包括钻塔、钻进驱动设备和钻杆位姿补偿设备，所述钻塔内固接导轨，所述导轨的长度与钻塔的高度相适配，所述钻进驱动设备滑动安装在导轨上，所述钻杆位姿补偿设备固定在钻进驱动设备的下方，所述钻杆位姿补偿设备夹持钻杆，所述钻杆通过钻进驱动设备的滑动实现向上和向下移动，钻杆向下移动能穿过通孔实现钻井作业，所述钻杆在向上和向下移动时通过钻杆位姿补偿设备的补偿运动保持平衡状态，所述钻杆位姿补偿设备的补偿运动由检测控制系统控制。

进一步，所述钻杆位姿补偿设备包括多自由度稳定平台和钻杆夹持器，所述钻杆夹持器固定在多自由度稳定平台的下方。

进一步，所述多自由度稳定平台包括定平台和运动补偿板，所述定平台和运动补偿板之间连接有数个结构相同的运动补偿件，所述运动补偿件通过伸缩保持运动补偿板的平衡，所述运动补偿板的下方固定钻杆夹持器，所述定平台固定在钻进驱动设备的下方。

进一步，所述多自由度稳定平台为六自由度稳定平台。

进一步，所述定平台和运动补偿板均为六边形，所述运动补偿件的数量为六个，所述定平台和运动补偿板的内侧的边角处均固接基座，所述运动补偿件的两端分别铰接在定平台和运动补偿板相应设置的基座上。

进一步，所述运动补偿件的两端均设有球形铰链，所述球形铰链转动安装在基座上，所述运动补偿件包括第一驱动杆和第二驱动杆，所述第二驱动杆通过第一移动副在所述第一驱动杆内做伸缩运动。

进一步，所述钻进驱动设备包括滑块和动力单元，所述滑块滑动安装在导轨上，所述动力单元固定在滑块的上方，所述滑块的下方固定钻杆位姿补偿设备，所述动力单元驱动滑块沿导轨滑动。

进一步，所述检测控制系统包括传感器、控制芯片模块和控制信号传输线路，所述传感器检测钻井平台的运动参数，所述钻井平台的运动参数通过控制芯片模块转化为钻杆位姿补偿设备的补偿运动参数，所述钻杆位姿补偿设备的补偿运动参数通过控制信号传输线路传输给钻杆位姿补偿设备。

进一步，所述钻井平台为钻井船或浮式钻井平台。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：结构简单，可操作性强，适于广泛应用；通过多自由度稳定平台的作用，使钻杆在钻井作业过程中高精度、快响应的进行位姿补偿，实时保持钻杆的平衡状态，极大地提高了钻进精度和生产效率；钻井过程，钻井设备耗损小，使用寿命延长，成本损耗降低，经济效益提高。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图。

图2是图1中钻进驱动设备和钻杆位姿补偿设备的放大图。

图3是图2中钻杆位姿补偿设备的放大图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

请参考图1，本实用新型的实施例提供了一种保持钻杆位姿平衡的海洋钻井装备，包括钻井平台1，在一实施例中，钻井平台1为钻井船或浮式钻井平台，钻井平台1上开有通孔11，通孔11的上方设有钻机3，钻机3连接检测控制系统2。

钻机3包括钻塔31、钻进驱动设备32和钻杆位姿补偿设备33。

钻塔31内固接导轨311，导轨311的长度与钻塔31的高度相适配。

请参考图2和图3，钻杆位姿补偿设备33固定在钻进驱动设备32的下方，钻杆位姿补偿设备33夹持钻杆4，钻杆4通过钻进驱动设备32的滑动实现向上和向下移动，钻杆4向下移动能穿过通孔11实现钻井作业，钻杆4在向上和向下移动时通过钻杆位姿补偿设备33的补偿运动保持平衡状态，在一实施例中，钻杆位姿补偿设备33包括多自由度稳定平台331和钻杆夹持器332，钻杆夹持器332固定在多自由度稳定平台331的下方，多自由度稳定平台331包括定平台333和运动补偿板334，定平台333固定在钻进驱动设备32的下方，定平台333和运动补偿板334之间连接有数个结构相同的运动补偿件335，运动补偿件 335通过伸缩保持运动补偿板334的平衡，运动补偿板334的下方固定钻杆夹持器332，在一最佳实施例中，多自由度稳定平台331为六自由度稳定平台，定平台333和运动补偿板334均为六边形，运动补偿件335的数量为六个，定平台 333和运动补偿板334的内侧的边角处均固接基座336，运动补偿件335的两端分别铰接在定平台333和运动补偿板334相应设置的基座336上，运动补偿件 335的两端均设有球形铰链337，球形铰链337转动安装在基座336上，每一运动补偿件335均包括第一驱动杆338和第二驱动杆339，所述第二驱动杆339通过第一移动副330在第一驱动杆338内做伸缩运动。

请参考图2，钻进驱动设备32滑动安装在导轨311上，钻进驱动设备32包括滑块321和动力单元322，滑块321的下方固定钻杆位姿补偿设备33，动力单元322固定在滑块321的上方，在一实施例中，滑块321滑动安装在导轨311 上，动力单元322驱动滑块321沿导轨311滑动。

请参考图1，钻杆位姿补偿设备33的补偿运动由检测控制系统2控制，在一实施例中，检测控制系统2包括传感器(图中未示出)、控制芯片模块(图中未示出)和控制信号传输线路21，传感器检测钻井平台1在海浪或海风的作用下发生横摇、纵摇、偏航、横移、纵移、升沉运动时的运动参数，钻井平台1 的运动参数通过控制芯片模块转化为钻杆位姿补偿设备33的补偿运动参数，钻杆位姿补偿设备33的补偿运动参数通过控制信号传输线路21传输给钻杆位姿补偿设备33。

工作过程：将钻进驱动设备32沿导轨311滑动至导轨311的上端，然后通过钻杆夹持器332夹持钻杆4，之后，钻杆4跟随钻进驱动设备32沿导轨311 向下移动，在移动过程中，传感器实时检测钻井平台1在海浪或海风的作用下发生横摇、纵摇、偏航、横移、纵移、升沉运动时的运动参数，并将运动参数通过控制芯片模块转化为钻杆位姿补偿设备33的补偿运动参数，钻杆位姿补偿设备33的补偿运动参数通过控制信号传输线路21传输给钻杆位姿补偿设备33，钻杆位姿补偿设备33调整运动补偿件335，使第二驱动杆339通过第一移动副330在第一驱动杆338内做伸缩运动，通过伸缩运动使运动补偿板334的平面处于平衡状态，进而使固定在运动补偿板334下方的钻杆夹持器332处于平衡状态，钻杆夹持器332的平衡状态使钻杆4在钻井作业时，无论钻井平台1发生横摇、纵摇、偏航、横移、纵移或升沉，钻杆4始终处于平衡状态。

本实用新型结构简单，可操作性强，适于广泛应用；通过多自由度稳定平台的作用，使钻杆在钻井作业过程中高精度、快响应的进行位姿补偿，实时保持钻杆的平衡状态，极大地提高了钻进精度和生产效率，而且，钻井过程中，装备损耗小，使用寿命延长，经济效益提高。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种保持钻杆位姿平衡的海洋钻井装备，包括钻井平台，所述钻井平台上开有通孔，所述通孔的上方设有钻机，所述钻机连接检测控制系统，其特征在于，所述钻机包括钻塔、钻进驱动设备和钻杆位姿补偿设备，所述钻塔内设有导轨，所述导轨的长度与钻塔的高度相适配，所述钻进驱动设备滑动安装在导轨上，所述钻杆位姿补偿设备固定在钻进驱动设备的下方，所述钻杆位姿补偿设备夹持钻杆，所述钻杆通过钻进驱动设备的滑动实现向上和向下移动，钻杆向下移动能穿过通孔实现钻井作业，所述钻杆在向上和向下移动时通过钻杆位姿补偿设备的补偿运动保持平衡状态，所述钻杆位姿补偿设备的补偿运动由检测控制系统控制。

2.根据权利要求1所述的保持钻杆位姿平衡的海洋钻井装备，其特征在于，所述钻杆位姿补偿设备包括多自由度稳定平台和钻杆夹持器，所述钻杆夹持器固定在多自由度稳定平台的下方。

3.根据权利要求2所述的保持钻杆位姿平衡的海洋钻井装备，其特征在于，所述多自由度稳定平台包括定平台和运动补偿板，所述定平台和运动补偿板之间连接有数个结构相同的运动补偿件，所述运动补偿件通过伸缩保持运动补偿板的平衡，所述运动补偿板的下方固定钻杆夹持器，所述定平台固定在钻进驱动设备的下方。

4.根据权利要求2或3所述的保持钻杆位姿平衡的海洋钻井装备，其特征在于，所述多自由度稳定平台为六自由度稳定平台。

5.根据权利要求3所述的保持钻杆位姿平衡的海洋钻井装备，其特征在于，所述定平台和运动补偿板均为六边形，所述运动补偿件的数量为六个，所述定平台和运动补偿板的内侧的边角处均固接基座，所述运动补偿件的两端分别铰接在定平台和运动补偿板相应设置的基座上。

6.根据权利要求5所述的保持钻杆位姿平衡的海洋钻井装备，其特征在于，所述运动补偿件的两端均设有球形铰链，所述球形铰链转动安装在基座上，所述运动补偿件包括第一驱动杆和第二驱动杆，所述第二驱动杆通过第一移动副在所述第一驱动杆内做伸缩运动。

7.根据权利要求1所述的保持钻杆位姿平衡的海洋钻井装备，其特征在于，所述钻进驱动设备包括滑块和动力单元，所述滑块滑动安装在导轨，所述动力单元固定在滑块的上方，所述滑块的下方固定钻杆位姿补偿设备，所述动力单元驱动滑块沿导轨滑动。

8.根据权利要求1所述的保持钻杆位姿平衡的海洋钻井装备，其特征在于，所述检测控制系统包括传感器、控制芯片模块和控制信号传输线路，所述传感器检测钻井平台的运动参数，所述钻井平台的运动参数通过控制芯片模块转化为钻杆位姿补偿设备的补偿运动参数，所述钻杆位姿补偿设备的补偿运动参数通过控制信号传输线路传输给钻杆位姿补偿设备。

9.根据权利要求1或8所述的保持钻杆位姿平衡的海洋钻井装备，其特征在于，所述钻井平台为钻井船或浮式钻井平台。