[发明专利]增距式主动升沉补偿装置

说明书

技术领域

本发明属于石油钻井设备技术领域，涉及一种增距式主动升沉补偿装置。

背景技术

浮式钻井平台在波浪作用下，除前后左右发生摇摆外，还将产生上下升沉运动。浮式钻井平台随波浪周期性的上下升沉运动将引起井架及大钩上悬吊的整个钻柱周期性上下运动。钻柱上下运动将使大钩上的拉力增加或减少，并直接影响着井底钻压的变化。钻压周期性的变化不利于钻进，而且当钻压减到一定程度，将使钻头脱离井底，无法继续钻进。升沉补偿装置的作用就是减少钻柱与海底的相对运动，并对钻柱保持恒定的张紧力，保证了在平台升沉运动时能够持续钻进，提高钻井效率。

目前，应用最广的升沉补偿装置主要有天车补偿装置和游车补偿装置。现在天车补偿装置中的压缩机、液压站、管线等都置于船体甲板上，其余主要机构都安装在天车台和井架上，要求安装该天车补偿装置的天车台和井架必须具有高强度，而高强度的要求造成天车台和井架的结构复杂，存在重量和风载过于庞大的问题，同时也不利于保养。游车补偿装置是安装在游车和顶驱之间使用，该装置整体安装在甲板上，占用甲板面积较大，控制软管较长，密封漏失量较大。主动式游车补偿装置共有两种型式，一种是直接拉杆式，一种是增距式。拉杆式采用了并行主动缸的方式实现主动补偿，但液缸行程较长。增距式补偿装置优点是相同液缸行程的情况下将补偿行程增加一倍，目前是靠增加一个增压缸的方式实现主动补偿，但是控制系统逻辑复杂，稳定性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种增距式主动升沉补偿装置，解决了现有技术中存在结构复杂，系统逻辑复杂，稳定性差的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种增距式主动升沉补偿装置，包括上支撑架，上支撑架的两端分别并行安装有一个主动缸和一个被动缸；每端的主动缸活塞杆和被动缸活塞杆的共同顶座上设置有一组链轮，上支撑架两端向上分别连接有一套链条，每套链条分别通过上方对应的一组链轮后与上支撑架下方的下支撑架固定吊接，各个主动缸和被动缸均与控制机构连接。

本发明的增距式主动升沉补偿装置，其特点还在于：

控制机构分为被动补偿和主动补偿两个部分，

被动补偿包括蓄能器，蓄能器的输入端同时与高压气罐和工作气罐连通，蓄能器的输出端与两个被动缸同时连通；

主动补偿包括比例泵，比例泵与比例阀控制连接，比例阀同时与两个主动缸连通。

上支撑架与下支撑架之间安装有锁紧缸。

每组链轮分别设置有一个链轮护罩。

本发明的有益效果是，在固定补偿缸行程的基础上实现了钻柱的补偿行程增加一倍，同时在被动缸的侧面增加主动缸实现主动控制，使得主动控制和被动控制相互独立，将增距式倍增补偿行程的优点和直接拉杆式主动补偿的控制方式结合为一体，采用链轮链条传递补偿行程，同时在被动缸侧面增加等速缸进行主动控制，既实现了增距又使得控制简单可靠。

附图说明

图1是本发明增距式主动升沉补偿装置的结构示意图；

图2是本发明增距式主动升沉补偿装置的截面结构示意图；

图3是本发明增距式主动升沉补偿装置的控制部分结构示意图。

图中，1.链轮，2.链轮护罩，3.链条，4.主动缸，5.被动缸，6.游车，7.上支撑架，8.下支撑架，9.顶驱，10.锁紧缸，11.高压气罐，12.工作气罐，13.蓄能器，14.比例阀，15.比例泵。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

参照图1、图2，本发明增距式主动升沉补偿装置的结构是，包括上支撑架7，上支撑架7上安装有游车6，上支撑架7的两端分别并行安装有一个主动缸4和一个被动缸5，主动缸4的缸体、被动缸5的缸体和上支撑架7三者固定连接；每端的主动缸4活塞杆和被动缸5活塞杆的共同顶座上设置有一组链轮1，每组链轮1分别设置有一个链轮护罩2，上支撑架7两端向上分别连接有一套链条3，每套链条3分别通过上方对应的一组链轮1后与上支撑架7下方的下支撑架8固定吊接，下支撑架8下端悬挂有顶驱9及钻柱，上支撑架7与下支撑架8之间安装有锁紧缸10，各个主动缸4和被动缸5均与控制机构连接。

链轮1为板式链轮，相对于滚子链而言，结构紧凑简单。主动缸4和被动缸5的伸缩通过链轮1移动实现下支撑架8上下移动，带动下支撑架8下端悬挂的顶驱9及钻柱相对于上支撑架7的上下运动，从而实现补偿钻柱行程的目的。

主动缸4为等速缸，且为单伸出结构，其活塞腔及活塞杆腔的上下腔截面相等。从而实现等速功能。