[发明专利]海洋浮式钻井平台绞车升沉补偿装置

说明书

技术领域

本发明是关于海洋浮式钻井平台上用于保证钻柱在钻井钻进过程中不随船体的升沉运动而上下运动的升沉补偿装置，尤其涉及一种海洋浮式钻井平台绞车升沉补偿装置。

背景技术

随着世界各国对石油天然气需求的增加，石油的勘探开发已从陆地拓展到深海以及超深海，勘探开发的难度也随之增大。在深海开发过程中，海洋浮式钻井平台会随波浪的不规则运动产生升沉等运动，使钻柱随船体产生升沉运动，对井下施工产生严重影响，甚至会导致钻井作业的失败。因此，为保证钻进作业的顺利进行，升沉补偿装置就显得尤为重要。升沉补偿装置是海洋浮式钻井平台钻进施工中的关键设备，能够补偿船体随波浪产生的升沉运动，保证钻柱不随船体的升沉运动而上下运动，进而实现平稳、安全的钻进。

被动式升沉补偿系统基本不消耗能量，但补偿精度低，要取得好的补偿效果需要比较大的蓄能器体积。主动式升沉补偿系统补偿精度高，抗干扰能力强，但是需要很大的能耗。为了适应浮式石油钻井的需要，主动和被动相结合的半主动式的升沉补偿系统弥补了被动式和主动式升沉补偿系统的不足，它也需要连续输入能量，但所需的能量不像主动系统那样大。

目前，升沉补偿方式有游车与大钩间的升沉补偿装置、天车上装设的升沉补偿装置以及死绳上装设的升沉补偿装置。游车与大钩间的升沉补偿装置、天车上装设的升沉补偿装置都是悬于较高的位置，重心较高，重量大，与钻柱直接相连，安全可靠性难以保障，存在安装困难的问题，维修时难度亦较大，维修还会牵动天车以及游车系统；而死绳上装设的升沉补偿装置主要是主动补偿，消耗能量比较大。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种海洋浮式钻井平台绞车升沉补偿装置，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海洋浮式钻井平台绞车升沉补偿装置，通过主动和被动相结合的补偿方式，克服主动式和被动式补偿系统的不足，改善被动补偿的低精度性以及滞后性，以实现主动补偿和被动补偿相互同步、相互促进，从而达到船体升沉时对钻井装置的升沉补偿作用。

本发明的另一目的在于提供一种海洋浮式钻井平台绞车升沉补偿装置，将该沉补偿装置安装在绞车部位，具有安装重心低、安全可靠性高、安装容易和维修方便的特点。

本发明的再一目的在于提供一种海洋浮式钻井平台绞车升沉补偿装置，其主动补偿部分采用液压控制，具有结构简单，控制灵活、精确，功能易于实现的优点。

本发明的目的是这样实现的，一种海洋浮式钻井平台绞车升沉补偿装置，所述钻井平台上设有绞车和井架，井架上设有天车、游车和钻杆，游车和天车通过绞车上的钢丝绳连接；所述绞车升沉补偿装置包括设置在绞车一侧且并列设置的主动补偿器和被动补偿器；所述主动补偿器包括有活塞杆向上伸出的第一单出杆活塞缸，该第一单出杆活塞缸的两腔室通过三位四通电磁换向阀连接于液压系统，该主动补偿器还包括探测所述钢丝绳上受力的测力传感器，所述测力传感器与一受力反馈控制器电连接，由受力反馈控制器控制三位四通电磁换向阀的换向动作；所述被动补偿器包括活塞杆向上伸出的第二单出杆活塞缸，该第二单出杆活塞缸的无杆腔通过第一管路与一动力空气压缩罐导通，该第二单出杆活塞缸的有杆腔通过第二管路与一气油储罐导通；所述第一活塞缸和第二活塞缸的活塞杆顶端均连接于一动滑轮上，所述钻井平台上还设有一定滑轮，所述绞车上的钢丝绳顺序绕过动滑轮和定滑轮与天车和游车连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述测力传感器为一压力传感器，所述受力反馈控制器为一压力反馈控制器，该压力传感器设置在天车上，用以测量绕过天车的钢丝绳产生的压力，并将压力信号传至压力反馈控制器。

在本发明的一较佳实施方式中，所述三位四通电磁换向阀为O型中位机能的三位换向阀；该换向阀的两个工作油口分别连通第一单出杆活塞缸的有杆腔和无杆腔，该换向阀的进油口连通液压系统的液压泵，该换向阀的回油口连通液压系统的油箱；所述液压系统中还包括蓄能器、过滤器、单向阀和溢流阀。

在本发明的一较佳实施方式中，第二管路一端通过限速阀与第二单出杆活塞缸的有杆腔连接，第二管路另一端插入气油储罐下部的油液中；第一管路一端通过空气安全阀与第二单出杆活塞缸的无杆腔连接，第一管路另一端与动力空气压缩罐的控制阀以及控制台连接；一空气压缩机通过空气软管与控制台连接。

在本发明的一较佳实施方式中，一备用压缩空气罐通过空气软管与控制台连接。