增距式主動升沉補償裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種增距式主動升沉補償裝置，包括上支撐架，上支撐架的兩端分別并行安裝有一個主動缸和一個被動缸；每端的主動缸活塞桿和被動缸活塞桿的共同頂座上設(shè)置有一組鏈輪，上支撐架兩端向上分別連接有一套鏈條，每套鏈條分別通過上方對應(yīng)的一組鏈輪后與上支撐架下方的下支撐架固定吊接，各個主動缸和被動缸均與控制機構(gòu)連接。本發(fā)明的裝置，將增距式倍增補償行程的優(yōu)點和直接拉桿式主動補償?shù)目刂品绞浇Y(jié)合為一體，采用鏈輪鏈條傳遞補償行程，同時在被動缸側(cè)面增加等速缸進行主動控制，既實現(xiàn)了增距又使得控制簡單可靠。
【專利說明】增距式主動升沉補償裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油鉆井設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種增距式主動升沉補償裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]浮式鉆井平臺在波浪作用下，除前后左右發(fā)生搖擺外，還將產(chǎn)生上下升沉運動。浮式鉆井平臺隨波浪周期性的上下升沉運動將引起井架及大鉤上懸吊的整個鉆柱周期性上下運動。鉆柱上下運動將使大鉤上的拉力增加或減少，并直接影響著井底鉆壓的變化。鉆壓周期性的變化不利于鉆進，而且當鉆壓減到一定程度，將使鉆頭脫離井底，無法繼續(xù)鉆進。升沉補償裝置的作用就是減少鉆柱與海底的相對運動，并對鉆柱保持恒定的張緊力，保證了在平臺升沉運動時能夠持續(xù)鉆進，提聞鉆井效率。
[0003]目前，應(yīng)用最廣的升沉補償裝置主要有天車補償裝置和游車補償裝置?，F(xiàn)在天車補償裝置中的壓縮機、液壓站、管線等都置于船體甲板上，其余主要機構(gòu)都安裝在天車臺和井架上，要求安裝該天車補償裝置的天車臺和井架必須具有高強度，而高強度的要求造成天車臺和井架的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在重量和風載過于龐大的問題，同時也不利于保養(yǎng)。游車補償裝置是安裝在游車和頂驅(qū)之間使用，該裝置整體安裝在甲板上，占用甲板面積較大，控制軟管較長，密封漏失量較大。主動式游車補償裝置共有兩種型式，一種是直接拉桿式，一種是增距式。拉桿式采用了并行主動缸的方式實現(xiàn)主動補償，但液缸行程較長。增距式補償裝置優(yōu)點是相同液缸行程的情況下將補償行程增加一倍，目前是靠增加一個增壓缸的方式實現(xiàn)主動補償，但是控制系統(tǒng)邏輯復(fù)雜，穩(wěn)定性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種增距式主動升沉補償裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)邏輯復(fù)雜，穩(wěn)定性差的問題。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種增距式主動升沉補償裝置，包括上支撐架，上支撐架的兩端分別并行安裝有一個主動缸和一個被動缸；每端的主動缸活塞桿和被動缸活塞桿的共同頂座上設(shè)置有一組鏈輪，上支撐架兩端向上分別連接有一套鏈條，每套鏈條分別通過上方對應(yīng)的一組鏈輪后與上支撐架下方的下支撐架固定吊接，各個主動缸和被動缸均與控制機構(gòu)連接。
[0006]本發(fā)明的增距式主動升沉補償裝置，其特點還在于:
[0007]控制機構(gòu)分為被動補償和主動補償兩個部分，
[0008]被動補償包括蓄能器，蓄能器的輸入端同時與高壓氣罐和工作氣罐連通，蓄能器的輸出端與兩個被動缸同時連通；
[0009]主動補償包括比例泵，比例泵與比例閥控制連接，比例閥同時與兩個主動缸連通。
[0010]上支撐架與下支撐架之間安裝有鎖緊缸。
[0011]每組鏈輪分別設(shè)置有一個鏈輪護罩。
[0012]本發(fā)明的有益效果是，在固定補償缸行程的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了鉆柱的補償行程增加一倍，同時在被動缸的側(cè)面增加主動缸實現(xiàn)主動控制，使得主動控制和被動控制相互獨立，將增距式倍增補償行程的優(yōu)點和直接拉桿式主動補償?shù)目刂品绞浇Y(jié)合為一體，采用鏈輪鏈條傳遞補償行程，同時在被動缸側(cè)面增加等速缸進行主動控制，既實現(xiàn)了增距又使得控制簡
單可靠。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明增距式主動升沉補償裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本發(fā)明增距式主動升沉補償裝置的截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3是本發(fā)明增距式主動升沉補償裝置的控制部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中，1.鏈輪，2.鏈輪護罩，3.鏈條，4.主動缸，5.被動缸，6.游車，7.上支撐架，
8.下支撐架，9.頂驅(qū)，10.鎖緊缸，11.高壓氣罐，12.工作氣罐，13.蓄能器，14.比例閥，15.比例泵。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0018]參照圖1、圖2，本發(fā)明增距式主動升沉補償裝置的結(jié)構(gòu)是，包括上支撐架7，上支撐架7上安裝有游車6，上支撐架7的兩端分別并行安裝有一個主動缸4和一個被動缸5，主動缸4的缸體、被動缸5的缸體和上支撐架7三者固定連接；每端的主動缸4活塞桿和被動缸5活塞桿的共同頂座上設(shè)置有一組鏈輪1，每組鏈輪I分別設(shè)置有一個鏈輪護罩2，上支撐架7兩端向上分別連接有一套鏈條3，每套鏈條3分別通過上方對應(yīng)的一組鏈輪I后與上支撐架7下方的下支撐架8固定吊接，下支撐架8下端懸掛有頂驅(qū)9及鉆柱，上支撐架7與下支撐架8之間安裝有鎖緊缸10，各個主動缸4和被動缸5均與控制機構(gòu)連接。
[0019]鏈輪I為板式鏈輪，相對于滾子鏈而言，結(jié)構(gòu)緊湊簡單。主動缸4和被動缸5的伸縮通過鏈輪I移動實現(xiàn)下支撐架8上下移動，帶動下支撐架8下端懸掛的頂驅(qū)9及鉆柱相對于上支撐架7的上下運動，從而實現(xiàn)補償鉆柱行程的目的。
[0020]主動缸4為等速缸，且為單伸出結(jié)構(gòu)，其活塞腔及活塞桿腔的上下腔截面相等。從而實現(xiàn)等速功能。
[0021]被動缸5的行程及負荷通過鏈輪I及鏈條3傳遞給頂驅(qū)9及鉆柱，從而實現(xiàn)補償行程的增距，即鉆柱的行程為補償缸行程的一倍。
[0022]參照圖3，控制機構(gòu)分為相互獨立的被動補償和主動補償兩個部分，
[0023]被動補償包括蓄能器13，蓄能器13的輸入端同時與高壓氣罐11和工作氣罐12連通，蓄能器13的輸出端與兩個被動缸5同時連通,控制被動缸5中的液壓油支撐一定鉆柱的懸重；
[0024]主動補償包括比例泵15，比例泵15與比例閥14控制連接，比例閥14同時與兩個主動缸4連通，即直接由比例泵15通過比例閥14給兩個主動缸4的上下腔施加一定的壓力，并控制主動缸4的流量來調(diào)節(jié)鉆柱上行運動的速度，從而實現(xiàn)精度更高的主動補償。
[0025]本發(fā)明裝置的工作過程是:
[0026]鉆井鋼絲繩將游車6和天車纏繞為一體，將補償器懸掛于井架中間。被動缸5的上腔與大氣相通，下腔通過高壓軟管與蓄能器13的液端相連，蓄能器13另一端的輸氣管與一組容量較大的工作氣罐12相連，工作氣罐12的氣壓承載著鉆柱的重量。主動缸4和被動缸5的桿腔固定端及缸體固定端連接為一整體式框架，共同驅(qū)動鏈輪I并帶動鏈條2及下支撐架8作上下升沉運動。鎖緊缸10固定在上支撐架7的側(cè)面，在起下鉆或停鉆時可用鎖緊缸10將上支撐架7及下支撐架8鎖緊為一體，補償器將不進行補償工作。在正常工作時，鎖緊缸10解鎖，工作氣罐12的氣壓支撐著鉆柱系統(tǒng)的重量，其作用類似空氣彈簧，對鉆柱的升沉運動有一定的緩沖作用。同時根據(jù)實時檢測到船體和補償缸的升沉信號，計算出二者的差值，并將該值反饋給控制器，控制器通過控制比例閥14及比例泵15來調(diào)整進入主動缸4的流量，使活塞桿向鉆柱實際運動相反的方向移動，最終使得鉆柱和井底保證相對靜止。
[0027]本發(fā)明裝置為增距主動式補償裝置，主要靠被動補償缸與主動補償缸通過驅(qū)動鏈輪鏈條來提供補償行程，給鉆柱提供的補償行程為補償缸行程的一倍，兩個并行布置的主動缸在被動缸一側(cè)來實現(xiàn)更加精確的主動補償。該補償器采用了并聯(lián)式主動補償控制結(jié)構(gòu)，控制方式簡單可靠，控制精度較高，同時增距式鏈輪鏈條補償裝置結(jié)構(gòu)降低了補償器的整體高度，也使配套井架的高度降低。
[0028]本發(fā)明裝置在浮式海洋平臺上鉆井的過程中，鉆柱在平臺上隨著波浪升沉運動，當使用該裝置后，能夠大大減少鉆柱隨波浪的上下升沉運動，相對于海底而言保持相對靜止狀態(tài)，這樣，鉆柱底部的鉆頭對井底的壓力相對穩(wěn)定，不僅提聞了鉆頭的壽命，也大大提高了鉆進的效率。
【權(quán)利要求】
1.一種增距式主動升沉補償裝置，其特點在于:包括上支撐架(7)，上支撐架(7)的兩端分別并行安裝有一個主動缸(4)和一個被動缸(5);每端的主動缸(4)活塞桿和被動缸(5)活塞桿的共同頂座上設(shè)置有一組鏈輪(I)，上支撐架(7)兩端向上分別連接有一套鏈條(3)，每套鏈條(3)分別通過上方對應(yīng)的一組鏈輪(I)后與上支撐架(7)下方的下支撐架(8)固定吊接，各個主動缸⑷和被動缸(5)均與控制機構(gòu)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增距式主動升沉補償裝置，其特點在于:所述的控制機構(gòu)分為被動補償和主動補償兩個部分， 被動補償包括蓄能器(13)，蓄能器(13)的輸入端同時與高壓氣罐(11)和工作氣罐(12)連通，蓄能器(13)的輸出端與兩個被動缸(5)同時連通； 主動補償包括比例泵(15)，比例泵(15)與比例閥(14)控制連接，比例閥(14)同時與兩個主動缸(4)連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增距式主動升沉補償裝置，其特點在于:所述的上支撐架(7)與下支撐架(8)之間安裝有鎖緊缸(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增距式主動升沉補償裝置，其特點在于:所述的每組鏈輪(I)分別設(shè)置有一個鏈輪護罩(2)。
【文檔編號】E21B19/09GK104005715SQ201410191002
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】南樹歧, 任克忍, 王定亞, 武超, 曾喬 申請人:寶雞石油機械有限責任公司