[发明专利]对井架中设有竖直齿条传动装置的工具进行升沉补偿的设备和方法

说明书

描述了对工作单元(3)进行升沉补偿的设备和方法，所述工作单元包括至少一个驱动单元(33)，并通过与竖直布置在塔架(2)中的螺距齿条(23)接合的所述至少一个驱动单元(33)而以能够竖直位移的方式布置在塔架(2)中，螺距齿条(23)以能够竖直位移的方式悬挂在升沉补偿器(24)中。

技术领域

本发明涉及一种对工作单元进行升沉补偿(heave compensation，波浪补偿)的设备和方法，所述工作单元包括至少一个驱动单元，并且所述工作单元通过与竖直布置在井架中的螺距齿条(pitch rack)接合的所述至少一个驱动单元而以能够竖直位移的方式布置在井架中。

背景技术

在用于操作设置在海床上或海底钻孔中或井中的设备(所述设备例如用于提取碳氢化合物)的浮动表面设施上，通常需要使用升沉补偿，以使得从浮动表面设施悬垂的设备不会由于波浪或海洋流引起的表面设施的移动而发生不受控制地移动。升沉补偿通常借助于绞车或液压缸来提供，所述绞车或液压缸连接到设备所附接的细长元件，所述细长元件例如为钢丝绳或管柱(pipe string)的形式。例如，已知的是，将顶部驱动的钻机挂在钢丝、滑轮和绞车的复杂系统上，以防止钻头由于波浪引起的钻探船的移动而经历不受控制的竖直移动。

发明内容

本发明的目的是补救或减少现有技术的至少一个缺点，或至少针对现有技术提供有用的替代方案。

该目的通过在下面的描述中和后附的权利要求中指定的特征来实现。

本发明提供了一种塔架，尤其是井架，其包括用于被连接的工作单元(以及工作单元的组合)的多个导向轨道，使得所述工作单元可以沿塔架上下移动，从而产生被附接的工具(例如具有附属的井下工具的管柱)的竖直位移，所述工作单元例如为管绞车、钻机、动力钳、滑块装置(slips arrangement，卡瓦装置)、用于钻井液的循环单元或工作平台。工作单元的竖直行进由一个或多个驱动单元引起，所述一个或多个驱动单元与竖直布置在塔架内的至少一个螺距齿条接合。工作单元在水平方向上的位置可以通过工作单元在导向轨道中的接合件来确定，所述接合件通常通过由导向轨道支撑的呈辊和/或导向靴(guide shoes，导向块)形式的支撑装置来提供。

至少一个螺距齿条悬挂在升沉补偿器中。优选地，升沉补偿器是一个或多个旋转致动器，其通常为电动马达或液压马达的形式，与所述至少一个螺距齿条接合。以本身已知的方式，升沉补偿器包括控制系统，该控制系统布置成记录塔架的升沉移动并且产生用于所述旋转致动器的控制信号，使得塔架的升沉移动由沿竖直方向移动的螺距齿条抵消。

有利的是，螺距齿条在两个相对的侧面上设有齿，以抵靠在与升沉补偿器的旋转致动器连接以及与工作单元的驱动单元连接的相应齿轮上。升沉补偿器可以借助于合适的传动装置(例如机械齿轮箱和液压系统)而连接至多个螺距齿条。

如果升沉补偿器的旋转致动器是相同的，则是有利的。

如果工作单元的驱动单元是相同的，则是有利的。

如果升沉补偿器布置在上部塔架部分中，则是有利的。

本发明由独立权利要求限定。从属权利要求限定本发明的有利实施例。

在第一方案中，本发明更具体地涉及对工作单元进行升沉补偿的设备，所述工作单元包括至少一个驱动单元，并且所述工作单元通过所述至少一个驱动单元以能够竖直位移的方式布置在塔架中，所述至少一个驱动单元与竖直布置在塔架中的螺距齿条接合，其特征在于，螺距齿条以能够竖直位移的方式悬挂在升沉补偿器中。

升沉补偿器可以布置在上部塔架部分中。

升沉补偿器可以包括从包括液压马达和电动马达的组中选取的至少一个旋转致动器。因此提供了紧凑且不太需要空间的升沉补偿器。