補償器的制造方法
【專利摘要】用于控制浮式船(3a)和細(xì)長元件(5)之間的相對運動的運動補償系統(tǒng)，其中，細(xì)長元件在第一端處由船懸掛并且延伸進(jìn)入浮式船下面的水域。主動運動補償器(8)通過布置在直立支撐結(jié)構(gòu)(2)的上部區(qū)域中的元件(10)連接至細(xì)長元件第一端并且被動運動補償器(12a,b)通過元件(10)連接至細(xì)長元件第一端。運動補償器(8，12a,b)是結(jié)構(gòu)上和操作上分開且獨立的單元，并且構(gòu)造成分開且互相獨立地操作。
【專利說明】補償器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用浮式結(jié)構(gòu)鉆探油氣，以及相關(guān)操作。更具體地，本發(fā)明涉及如權(quán)利要求I的序言所述的運動補償系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]浮式船(船舶、平臺，等)通常用于海底油氣井的鉆探、服務(wù)和維護(hù)。通常，立管懸掛在鉆臺下面并且延伸至海床上的海底井口。鉆柱可由鉆探起重機(drilling derrick,鉆塔)懸掛并且在立管中延伸通過井口并進(jìn)入地下油氣儲層(hydrocarbon reservoir) ?海床井口和儲層之間的距離(并且因此產(chǎn)生的鉆柱長度)可能是相當(dāng)大的。在這種構(gòu)造中，立管(經(jīng)由井口)固定至海床，而鉆柱不固定。由于鉆柱在立管中延伸，因此出故障的鉆柱或鉆柱補償器一般不會危害井的整體性。立管確保井不會對海水開放。
[0003]立管和船之間以及鉆柱和船之間的各自連接必須補償船在水中的運動。引起船運動的主要因素是波浪和潮汐流，但如果船沒有穩(wěn)固地錨固定至海床，則漂流也應(yīng)該是一個因素。船上的固定點與海床井口之間的距離會根據(jù)這些因素的大小而改變。
[0004]補償器總體上基于液壓氣動系統(tǒng)中的增壓氣缸。這種所謂的被動補償器實際上是具有預(yù)定(雖然可調(diào)節(jié))力的彈簧。原則上，被動補償器在操作期間不要求外部功用(例如，電力、控制系統(tǒng)、 空氣或石油供應(yīng))。立管一般由張力器系統(tǒng)懸掛在鉆臺下面。鉆柱一般由鉆柱補償器(因此經(jīng)常稱作“DSC”)懸掛在起重機頂部(“頂部安裝式補償器”)處，這在本領(lǐng)域中通常是已知的。
[0005]在另一操作構(gòu)造中，鉆柱(或套管)在船和海床之間延伸而不具有立管。鉆柱可被連接至采油樹并且在補償?shù)那闆r下可認(rèn)為被固定至海床。在這種所謂的“固定至底部”式構(gòu)造中，由于鉆柱僅延伸至海床但不進(jìn)入井，補償器能力需求被相當(dāng)大的減少。然而，在固定至底部式構(gòu)造中具有無立管鉆柱是不安全(precarious,不穩(wěn)定)的情況,因為如果鉆柱例如由于補償器故障而失效則井會對周圍的海水開放。因此，補償器系統(tǒng)的可靠度是這種構(gòu)造中極重要的因素。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)的鉆柱補償器包括布置在起重機頂部的被動頂部安裝式鉆柱補償器(DSC)。這種鉆柱補償器連接至定滑輪(因此也經(jīng)常稱作“滑輪安裝式補償器”，或“CMC”)。因此，該鉆柱補償器直接處理吊鉤載荷變化并且能夠在鉆探期間將鉆壓(weight-on-bit)變化降低至最小。頂部安裝式DSC/CMC經(jīng)常由主動式升沉補償器氣缸補充，當(dāng)起吊海底裝置(諸如Β0Ρ、采油樹)時并在擴(kuò)孔(under-reaming)期間和要求最小運動的其他向下鉆進(jìn)操作期間使用該主動式升沉補償器氣缸。主動式升沉補償器氣缸機械地連接至定滑輪。起重操作由合格的非補償絞車執(zhí)行。CMC—般包括雙搖臂系統(tǒng)(用于起重絞車)并且能夠處理動態(tài)載荷，該動態(tài)載荷與起重機和定滑輪裝置的靜態(tài)能力相比是明顯的。例如，對于起重機而言，絞車和CMC每一個均具有大約1279公噸的靜態(tài)能力，CMC動態(tài)和主動能力一般為大約680公噸，即，為靜態(tài)能力的大約50%。CMC被動氣缸通常為大約7.6米。
[0007]對于上述DSC/CMC的另一個已知的替代是主動補償絞車，即，不具有頂部安裝式DSC/CMC。這種類型的絞車通常由液壓裝置或電動馬達(dá)驅(qū)動，并且通過馬達(dá)和/或液壓裝置(泵、控制閥，等)的(基于源自例如船運動記錄單元的輸入數(shù)據(jù))的控制操作而執(zhí)行主動補償并且使絞車放出或卷入線纜。這種系統(tǒng)具有非被動模式。主動補償式絞車還易受機械故障的影響，導(dǎo)致鉆柱補償?shù)耐耆珦p失。然而，主動補償絞車與頂部安裝式DSC/CMC相比在重量和平衡性方面分別是有優(yōu)勢的:DSC/CMC較重且布置在起重機頂部，而主動補償絞車更輕且布置在甲板水平面(deck level，甲板高度)處。
[0008]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點并獲得進(jìn)一步的優(yōu)點，本 申請人:設(shè)計并實施了本發(fā)明。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在獨立權(quán)利要求中陳述了本發(fā)明并描述了本發(fā)明的特征，而從屬權(quán)利要求描述了本發(fā)明的其他特征。
[0010]因此，提供了用于控制浮式船與細(xì)長元件之間相對運動的運動補償系統(tǒng)，其中，細(xì)長元件在第一端處由船懸掛并且延伸進(jìn)入浮式船下面的水域中；其特征為，主動運動補償器，通過布置在直立支撐結(jié)構(gòu)的上部區(qū)域中的元件連接至細(xì)長元件第一端；以及被動運動補償器，通過該元件連接至細(xì)長元件第一端，其中，主動運動補償器和被動運動補償器是結(jié)構(gòu)上和操作上分開且獨立的單元，并且構(gòu)造成分開且互相獨立地操作，并且其中，當(dāng)被動運動補償器處于操作狀態(tài)時，主動運動補償器構(gòu)造成在靜態(tài)狀態(tài)中靜止，并且反之亦然。
[0011]在一實施方式中，被動運動補償器包括一個或多個被動運動補償氣缸。
[0012]主動運動補償器優(yōu)選地包括布置在浮式船的甲板上的主動補償絞車。
[0013]在一實施方式中，被動運動補償器包括第一端和第二端，所述第一端連接至元件，所述第二端連接至直立支撐結(jié)構(gòu)，并且其中，所述元件在導(dǎo)向結(jié)構(gòu)中能運動。
[0014]直立支撐結(jié)構(gòu)包括用于元件的支撐構(gòu)件，當(dāng)被動運動補償器未處于操作狀態(tài)且主動補償器處于操作狀態(tài)時該元件擱置在所述支撐構(gòu)件上。
[0015]在一實施方式中，被動運動補償器由直立支撐結(jié)構(gòu)支撐在主動運動補償器上方的一豎直距離處。
[0016]當(dāng)細(xì)長元件的第二端固定至水域下面的底部時，主動運動補償器處于靜止?fàn)顟B(tài)并且被動運動補償器處于操作中。
[0017]因此，通過利用主動補償絞車和與傳統(tǒng)頂部補償器相比能力減少的被動頂部補償器的組合，消除了在“固定至底部”式操作中損失補償能力的風(fēng)險。主動補償絞車會處理鉆柱未“固定至底部”的情況的操作。在這種模式中，被動運動補償器不處于使用狀態(tài)并且定滑輪擱置在瀉水臺上，使得載荷直接傳遞進(jìn)入起重機且不通過被動運動補償器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]參考附圖以非限制性實例給出優(yōu)選形式的實施方式的下面的說明會使本發(fā)明的這些特征和其他特征更清楚，附圖中:
[0019]圖1示出了處于主動補償模式的本發(fā)明的系統(tǒng)；以及
[0020]圖2示出了處于被動補償模式的本發(fā)明的系統(tǒng)。
【具體實施方式】[0021]圖1是根據(jù)本發(fā)明的處于主動模式的運動補償器系統(tǒng)的示意圖。起重機2由具有甲板結(jié)構(gòu)3b的浮式船(示意地以3a表示)支撐。鉆機I由起重機懸掛并且控制鉆柱5，所述鉆柱延伸通過月池4、進(jìn)入水中且延伸至海床(未示出)。這種布置在本【技術(shù)領(lǐng)域】中眾所周知。
[0022]鉆柱5經(jīng)由鉆機I和線纜-滑輪裝置7、15b、15c由定滑輪10懸掛。在這種主動補償模式中，定滑輪10擱置在(并優(yōu)選地螺紋連接至)起重機中的瀉水臺9上。絞車8連接至甲板結(jié)構(gòu)3b并且經(jīng)由穿過滑輪15a至15d延伸的線纜7連接至鉆機I并且連接至甲板結(jié)構(gòu)上的連接點6 (已經(jīng)在圖中省略了所需要的供能設(shè)備和控制設(shè)備、液壓軟管等，因為這些項目在本【技術(shù)領(lǐng)域】中眾所周知)。因此，鉆管5的運動(和因此產(chǎn)生的鉆管的運動補償)通過絞車8的受控操作而實現(xiàn)。絞車8優(yōu)選地是主動補償絞車并且其尺寸制定成當(dāng)鉆柱不是“固定至底部”時用于處理與例如向下鉆進(jìn)操作關(guān)聯(lián)的大載荷。這種運動由圖1中的雙向箭頭MA表示。
[0023]以兩個被動補償器氣缸12a、12b形式示意地示出的被動運動補償器連接在定滑輪10和起重機的支撐平臺14之間(已經(jīng)在圖中省略了所需要的供能設(shè)備和控制設(shè)備、液壓軟管等，因為這些項目在本【技術(shù)領(lǐng)域】中眾所周知)。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的運動補償器系統(tǒng)處于主動模式時，被動運動補償器12a、12b處于靜止?fàn)顟B(tài)且不使用。定滑輪10擱置在瀉水臺9上并且優(yōu)選地牢固連接至瀉水臺。
[0024]圖2是根據(jù)本發(fā)明的處于被動模式的運動補償器系統(tǒng)的示意圖，該運動補償器系統(tǒng)用于鉆柱的“固定至底部”式構(gòu)造中。這里，定滑輪已經(jīng)從瀉水臺9釋放并且在導(dǎo)向結(jié)構(gòu)11中自由地上下移動。被動運動補償器12a、12b處于操作中(由雙向箭頭MP表示)并且設(shè)置為補償船運動 。在這種構(gòu)造中，絞車8像傳統(tǒng)絞車一樣操作。因此，僅在“固定至底部”式操作期間，鉆柱由被動補償器12a、12b補償。
[0025]被動運動補償器12a、12b設(shè)計成僅處理與“固定至底部”式操作關(guān)聯(lián)的(比較)小的載荷。當(dāng)系統(tǒng)處于主動補償模式時(例如對于向下鉆進(jìn)操作而言，見圖1)，被動運動補償器12a、12b不處理任何載荷(通過擱置在瀉水臺上的定滑輪將載荷傳遞至起重機)。因此，被動運動補償器12a、12b可設(shè)計成比傳統(tǒng)鉆柱補償器更纖細(xì)且更輕。與已知的CMC相t匕，減少了對于氣缸沖程和載荷處理能力的要求。也不再需要搖臂。新型被動運動補償器的尺寸不需要像已知補償器的情況那樣設(shè)計為用于起重機最大載荷。參考已知起重機、絞車和CMC組合的上述實例，現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的系統(tǒng)之間的差異由下面的實例數(shù)據(jù)示出:
[0026]現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明
[0027]?起重機能力(公噸)1270 1270
[0028]?絞車能力(公噸) I27O 1270
[0029].頂部補償器
[0030]ο靜態(tài)能力(公噸)1270 1270
[0031]ο動態(tài)能力(公噸)680150
[0032]ο主動能力(公噸)680n/a
[0033]ο 沖程(米)7.65
【權(quán)利要求】
1.用于控制在浮式船(3a)和細(xì)長元件(5)之間的相對運動的運動補償系統(tǒng)，其中，所述細(xì)長元件在第一端處由船懸掛并且延伸進(jìn)入所述浮式船下面的水域中；其特征在于 -主動運動補償器(8)，通過布置在直立支撐結(jié)構(gòu)(2)上部區(qū)域中的元件(10)連接至細(xì)長元件第一端，和 -被動運動補償器(12a，b)，通過所述元件(10)連接至細(xì)長元件第一端， 其中，所述運動補償器(8，12a，b)是結(jié)構(gòu)上和操作上分開且獨立的單元，并且構(gòu)造成分開且互相獨立地操作， 并且其中，所述主動運動補償器(8)構(gòu)造成，當(dāng)所述被動運動補償器(12a，b)處于操作狀態(tài)時，所述主動運動補償器在靜態(tài)狀態(tài)中靜止，并且反之亦然。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運動補償系統(tǒng)，其中，所述被動運動補償器(12a，b)包括一個或多個被動運動補償氣缸(12a, b)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項所述的運動補償系統(tǒng)，其中，所述主動運動補償器(8)包括布置在所述浮式船的甲板(3b)上的主動補償絞車(8)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項所述的運動補償系統(tǒng)，其中，所述被動運動補償器(12a, b)包括與所述元件(10)連接的第一端和與所述直立支撐結(jié)構(gòu)連接的第二端，并且其中，所述元件(10)在導(dǎo)向結(jié)構(gòu)(11)中能運動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的運動補償系統(tǒng)，其中，所述直立支撐結(jié)構(gòu)包括用于所述元件(10)的支撐構(gòu)件(9)，當(dāng)所述被動運動補償器不在操作狀態(tài)且所述主動補償器處于操作狀態(tài)時所述元件(10)擱置在所述支撐構(gòu)件上。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項所述的運動補償系統(tǒng)，其中，所述被動運動補償器(12a, b)由所述直立支撐結(jié)構(gòu)支撐在所述主動運動補償器(8)上方的一豎直距離(h)處。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項所述的運動補償系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述細(xì)長元件(5)的第二端固定至所述水域的底部時，所述主動運動補償器(8)處于靜止?fàn)顟B(tài)并且所述被動運動補償器(12a，b)處于操作中。
【文檔編號】E21B19/09GK103946474SQ201280056257
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月25日
【發(fā)明者】拉爾斯·波赫納 申請人:阿克Mh股份有限公司