本實用新型屬于鉆井設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種浮式鉆井升沉補(bǔ)償裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的深海鉆井所采用鉆井設(shè)備均是通過與游車相連的大鉤勾住鉆柱，利用鉆柱進(jìn)行鉆井工作。然而，海面上經(jīng)常會出現(xiàn)波浪，鉆井設(shè)備的半潛式鉆井平臺和鉆井浮船在波浪的作用下會產(chǎn)生周期性的升沉運(yùn)動，從而會帶動鉆柱上下往復(fù)運(yùn)動，引起井底鉆壓的變化，不利于鉆柱的鉆進(jìn)工作。

由于現(xiàn)有的鉆井設(shè)備無法對鉆柱的上下浮動進(jìn)行位移上的補(bǔ)償，從而導(dǎo)致波浪起伏波動嚴(yán)重時，會使鉆柱脫離井底，影響鉆井的效率，同時也降低了鉆柱的使用壽命，具有安全隱患。在惡劣天氣下，甚至無法鉆進(jìn)和被迫停工，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題為提供一種浮式鉆井升沉補(bǔ)償裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的鉆井設(shè)備無法對鉆柱進(jìn)行升降補(bǔ)償?shù)膯栴}。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種浮式鉆井升沉補(bǔ)償裝置，包括：

控制臺；

游車組件、大鉤組件，所述游車組件與所述大鉤組件可相對移動地連接；

用于檢測所述大鉤組件上下位移數(shù)值的位移檢測裝置，所述位移檢測裝置與所述控制臺電連接；

被動補(bǔ)償組件，所述被動補(bǔ)償組件包括被動補(bǔ)償缸和被動蓄能裝置，所述被動補(bǔ)償缸的缸體固定在所述游車組件上，所述被動補(bǔ)償缸的活塞桿一端固定在所述大鉤組件上，所述被動補(bǔ)償缸與所述被動蓄能裝置連接；

主動補(bǔ)償組件，所述主動補(bǔ)償組件包括主動補(bǔ)償缸和主動蓄能裝置，所述主動補(bǔ)償缸的缸體固定在所述游車組件上，所述主動補(bǔ)償缸的活塞桿一端固定在所述大鉤組件上，所述主動補(bǔ)償缸與所述主動蓄能裝置連接，所述主動蓄能裝置與所述控制臺電連接。

進(jìn)一步地，所述被動蓄能裝置包括蓄能器和氣瓶組，所述蓄能器內(nèi)具有氣腔和油腔，所述被動補(bǔ)償缸內(nèi)具有桿腔和無桿腔，所述無桿腔為氣腔，所述有桿腔為油腔，所述有桿腔與所述蓄能器的油腔通過油管相連，所述無桿腔與外界大氣相連，所述蓄能器的氣腔通過氣管與所述氣瓶組相連，所述氣瓶組與所述控制臺電連接。

進(jìn)一步地，所述被動補(bǔ)償組件包括兩個被動補(bǔ)償缸和兩個蓄能器，每一個蓄能器與一個被動補(bǔ)償缸連接，所述兩個被動補(bǔ)償缸關(guān)于所述游車組件對稱設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述主動補(bǔ)償缸為液壓缸，所述主動蓄能裝置為主動補(bǔ)償液壓站，所述主動補(bǔ)償缸通過油管與所述主動補(bǔ)償液壓站連接，所述主動補(bǔ)償液壓站與所述控制臺電連接。

進(jìn)一步地，所述主動補(bǔ)償組件包括兩個所述的主動補(bǔ)償缸，所述兩個主動補(bǔ)償缸關(guān)于所述游車組件對稱設(shè)置，并分別與所述主動補(bǔ)償液壓站連接。

進(jìn)一步地，所述主動補(bǔ)償缸的缸體外緣開設(shè)有第一油道，所述主動補(bǔ)償缸的缸體中心設(shè)有一個圓柱體，所述圓柱體的中心開設(shè)有第二油道，所述第一油道與所述第二油道均與所述主動補(bǔ)償液壓站油管連接；所述缸體與所述圓柱體共同形成環(huán)形空腔，所述活塞桿包括一端具有開口的中空推拉桿和環(huán)形活塞頭，所述中空推拉桿上具有開口的一端固定在所述環(huán)形活塞頭上，所述中空推拉桿的另一端固定在所述大鉤組件上；所述中空推拉桿與所述環(huán)形活塞頭共同穿設(shè)在所述環(huán)形空腔內(nèi)，并將所述環(huán)形空腔分隔為第一環(huán)形空腔和第二環(huán)形空腔，所述環(huán)形活塞頭底部與所述缸體內(nèi)壁形成第三環(huán)形空腔，所述第一環(huán)形空腔為所述缸體內(nèi)壁與所述中空推拉桿外壁所形成的環(huán)形空腔，所述第二環(huán)形空腔為所述中空推拉桿內(nèi)壁與所述圓柱體外壁所形成的環(huán)形空腔；所述第一油道與所述第一環(huán)形空腔連通，所述第二油道與所述第二環(huán)形空腔連通，且所述第一環(huán)形空腔的橫截面積與所述圓柱體的橫截面積相同，所述第三環(huán)形空腔與外界大氣相通。

進(jìn)一步地，所述浮式鉆井升沉補(bǔ)償裝置還包括鎖緊裝置，所述鎖緊裝置包括鎖緊氣缸和銷軸，所述鎖緊氣缸與所述控制臺電連接，所述銷軸固定在所述鎖緊氣缸的輸出軸上，所述游車組件上開設(shè)有通孔，所述大鉤組件上與所述游車組件的通孔相對應(yīng)的位置處也開設(shè)有通孔，所述控制臺控制所述鎖緊氣缸伸縮運(yùn)動，并帶動所述銷軸穿過或抽出所述游車組件以及大鉤組件上的通孔。

進(jìn)一步地，所述游車組件包括游車和游車連接支架，所述游車與所述游車連接支架固定連接，所述主動補(bǔ)償缸的缸體和被動補(bǔ)償缸的缸體均固定在所述游車連接支架上。

進(jìn)一步地，所述大鉤組件包括大鉤和大鉤連接支架，所述大鉤與所述大鉤連接支架固定連接，所述主動補(bǔ)償缸的活塞桿以及所述被動補(bǔ)償缸的活塞桿均固定在所述大鉤連接支架上。

進(jìn)一步地，所述位移檢測裝置包括位移傳感器。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于：本實用新型的一種浮式鉆井升沉補(bǔ)償裝置，其包括控制臺、位移檢測裝置、游車組件、大鉤組件、被動補(bǔ)償組件和主動補(bǔ)償組件。該升沉補(bǔ)償裝置工作時，所述游車組件與所述大鉤組件通過所述被動補(bǔ)償組件和主動補(bǔ)償組件可相對移動地連接在一起。當(dāng)所述大鉤組件下的鉆柱因波浪起伏使得所述大鉤組件所承受的負(fù)載產(chǎn)生變化時，所述被動補(bǔ)償缸的活塞桿可以隨著負(fù)載的變化而相應(yīng)地伸出或縮回，所述被動蓄能裝置為所述被動補(bǔ)償缸提供相應(yīng)的壓力，從而對鉆柱進(jìn)行位移上的補(bǔ)償。同時，所述控制臺根據(jù)大鉤組件上的負(fù)載變化，通過位移檢測裝置測量計算出大鉤的位移，輸出控制信號控制所述主動補(bǔ)償組件的主動蓄能裝置為所述主動補(bǔ)償缸提供相應(yīng)的壓力，促使所述主動補(bǔ)償缸的活塞桿伸出或縮回，以達(dá)到輔助補(bǔ)償?shù)淖饔?，提高了所述補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償精度。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例提供的一種浮式鉆井升沉補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中大鉤組件、游車組件、被動補(bǔ)償缸以及主動補(bǔ)償缸的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖1中主動補(bǔ)償缸的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

如圖1所示，為本實用新型實施例提供的一種浮式鉆井升沉補(bǔ)償裝置100，其包括控制臺1、游車組件2、大鉤組件3、被動補(bǔ)償組件、主動補(bǔ)償組件、位移檢測裝置(未圖示)以及鎖緊裝置(未圖示)。

本實用新型實施例中，所述游車組件2與所述大鉤組件3可相對移動地連接，所述游車組件2通過鋼絲繩懸掛在鉆機(jī)的井架內(nèi)，所述大鉤組件3通過吊環(huán)和吊卡懸掛鉆柱(未圖示)，通過該鉆柱進(jìn)行深海鉆井工作。所述鉆柱進(jìn)行提升或下放時，所述游車組件2與所述大鉤組件3通過所述鎖緊裝置連接在一起，此種工作狀態(tài)下的升沉補(bǔ)償裝置100能夠承受鉆機(jī)的最大額定靜載荷。當(dāng)進(jìn)行正常鉆井作業(yè)時，所述游車組件2與所述大鉤組件3通過所述游車組件2與大鉤組件3之間的被動補(bǔ)償組件和主動補(bǔ)償組件可相對移動地連接在一起，并通過該相對移動對鉆柱進(jìn)行位移補(bǔ)償。

具體地，所述游車組件2包括游車21和游車連接支架22，所述游車21與所述游車連接支架22固定連接。所述大鉤組件3包括大鉤31和大鉤連接支架32，所述大鉤31與所述大鉤連接支架32固定連接。

所述鎖緊裝置包括鎖緊氣缸(未圖示)和銷軸(未圖示)。所述鎖緊氣缸與所述控制臺1電連接，所述銷軸固定在所述鎖緊氣缸的輸出軸上，所述游車組件2的游車連接支架22上開設(shè)有通孔221，所述大鉤組件3的大鉤連接支架32上與所述通孔221相對應(yīng)的位置處也開設(shè)有通孔321。所述控制臺1控制所述鎖緊氣缸伸縮運(yùn)動，并帶動所述銷軸穿過或抽出所述通孔221和通孔321，從而可在所述補(bǔ)償裝置100非工作狀態(tài)下，通過所述銷軸將所述游車組件2與所述大鉤組件3固定在一起，以實現(xiàn)游車組件2和大鉤組件3的整體上升和下放。同時，當(dāng)所述補(bǔ)償裝置100需要工作時，將所述補(bǔ)償裝置100下放到工作位置，并通過所述控制臺1控制所述銷軸回縮，使得所述游車組件2和大鉤組件3可相對移動，對鉆柱進(jìn)行位移補(bǔ)償。

所述被動補(bǔ)償組件包括被動補(bǔ)償缸4和被動蓄能裝置5。所述被動補(bǔ)償缸4的缸體41固定在所述游車連接支架22上，所述被動補(bǔ)償缸4的活塞桿42一端固定在所述大鉤連接支架32上，從而使得所述活塞桿42在所述缸體41內(nèi)移動時，可以帶動所述大鉤31相對于所述游車21移動，從而進(jìn)行位移補(bǔ)償。所述被動補(bǔ)償缸4與所述被動蓄能裝置5連接，通過所述被動蓄能裝置5為所述被動補(bǔ)償缸4提供相應(yīng)的壓力。

所述被動蓄能裝置5包括蓄能器51和氣瓶組52。所述蓄能器51包括氣腔和油腔，所述被動補(bǔ)償缸4包括有桿腔和無桿腔，所述無桿腔為氣腔，所述有桿腔為油腔，所述有桿腔與所述蓄能器51的油腔通過油管相連，所述無桿腔與外界大氣相連，所述蓄能器51的氣腔通過氣管與所述氣瓶組52相連，所述氣瓶組52與所述控制臺1電連接。具體工作時，當(dāng)所述大鉤31所承受的負(fù)載產(chǎn)生變化時，會引起所述被動補(bǔ)償缸4內(nèi)油腔的油壓變化，所述活塞桿42會在該變化負(fù)載的作用下相應(yīng)的伸出或回縮，所述氣瓶組52通過壓縮或擴(kuò)張空氣提供相應(yīng)的壓力，與負(fù)載達(dá)到平衡，以此來實現(xiàn)對大鉤下方鉆柱的位移被動補(bǔ)償作用。

同時，在本實用新型實施例中，所述被動補(bǔ)償缸4與所述蓄能器51均為兩個，每一個被動補(bǔ)償缸4均與一個蓄能器51連接。所述兩個被動補(bǔ)償缸4關(guān)于所述游車21對稱設(shè)置，用以保證裝置的平衡性。

除了通過所述被動補(bǔ)償組件對所述鉆柱的位移進(jìn)行被動補(bǔ)償以外，所述升沉補(bǔ)償裝置100還可通過主動補(bǔ)償組件進(jìn)行主動補(bǔ)償，以提高補(bǔ)償精度。具體地，所述主動補(bǔ)償組件包括主動補(bǔ)償缸6和主動蓄能裝置7。所述主動補(bǔ)償缸6的缸體61固定在所述游車組件2的游車連接支架22上，所述主動補(bǔ)償缸6的活塞桿62一端固定在所述大鉤組件3的大鉤連接支架32上。所述主動補(bǔ)償缸6與所述主動蓄能裝置7連接，所述主動蓄能裝置7與所述控制臺1電連接。所述控制臺1通過所述位移檢測裝置測量計算出所述大鉤31的位移，輸出控制信號控制所述主動蓄能裝置7提供相應(yīng)的壓力，帶動所述主動補(bǔ)償缸6伸出或縮回，從而達(dá)到輔助補(bǔ)償作用，提高所述升沉補(bǔ)償裝置100的補(bǔ)償精度，本實用新型實施例中，所述位移檢測裝置為位移傳感器，當(dāng)然也可以是其它的用于檢測位移的裝置。

本實用新型實施例中，所述主動補(bǔ)償組件也包括兩個主動補(bǔ)償缸6，所述兩個主動補(bǔ)償缸6關(guān)于所述游車對稱設(shè)置，以保證裝置的平衡性，并分別與所述主動蓄能裝置7連接。所述主動補(bǔ)償缸6為液壓缸，所述主動蓄能裝置7為主動補(bǔ)償液壓站，所述主動補(bǔ)償缸6通過油管與所述主動補(bǔ)償液壓站7連接，所述主動補(bǔ)償液壓站7與所述控制臺1電連接。

參照圖2，所述主動補(bǔ)償缸6的缸體61外緣開設(shè)有第一油道611，所述主動補(bǔ)償缸的缸體中心設(shè)有一個圓柱體63，所述圓柱體63的中心開設(shè)有第二油道631，所述第一油道611與所述第二油道631均與所述主動補(bǔ)償液壓站7油管連接。所述缸體61與所述圓柱體63共同形成環(huán)形空腔(未標(biāo)注)，所述活塞桿62包括一端具有開口的中空推拉桿621和環(huán)形活塞頭622，所述中空推拉桿621上具有開口的一端固定在所述環(huán)形活塞頭622上，所述中空推拉桿621的另一端固定在所述大鉤組件3的大鉤連接支架32上。

所述中空推拉桿621與所述環(huán)形活塞頭622共同穿設(shè)在所述環(huán)形空腔內(nèi)，并將所述環(huán)形空腔分隔為第一環(huán)形空腔64和第二環(huán)形空腔65，所述環(huán)形活塞頭622的底部與所述缸體61的內(nèi)壁形成第三環(huán)形空腔66，從而形成三腔結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償缸。所述第一環(huán)形空腔64為所述缸體61內(nèi)壁與所述中空推拉桿621外壁所形成的環(huán)形空腔；所述第二環(huán)形空腔65為所述中空推拉桿621內(nèi)壁與所述圓柱體63外壁所形成的環(huán)形空腔。所述第一油道611與所述第一環(huán)形空腔64連通，所述第二油道631與所述第二環(huán)形空腔65連通，所述第二環(huán)形空腔65同時與所述中空推拉桿621的內(nèi)部空腔連通，且所述第一環(huán)形空腔64的橫截面積與所述圓柱體63的橫截面積相同，所述第三環(huán)形空腔66與外界大氣相通。

所述主動補(bǔ)償缸6的三腔結(jié)構(gòu)形式是為了保證所述主動補(bǔ)償缸6的活塞桿62伸出與縮回的速度相同。正常的兩腔結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償缸都是通過活塞桿將缸體分為有桿腔和無桿腔，但由于有桿腔一端的存在拉桿，因此作用在活塞頭兩端的作用面積不相同，這樣補(bǔ)償缸在相同的壓力下，伸出與縮回的速度不相等，不利于調(diào)節(jié)補(bǔ)償精度。從圖2中可以看出，所述第一油道611與所述第一環(huán)形空腔64連通，所述第二油道631與所述第二環(huán)形空腔65以及所述中空推拉桿621本身的空腔連通，各空腔以及油道內(nèi)均充滿液壓油。當(dāng)液壓油從所述第一油道611進(jìn)入所述第一環(huán)形空腔64內(nèi)時，所述液壓油的壓力作用在所述第一環(huán)形空腔64的環(huán)形截面上，從而推動活塞桿62回縮，此時液壓油從所述第二油道631被壓出。當(dāng)液壓油從所述第二油道631進(jìn)入所述中空推拉桿621本身的空腔以及所述第二環(huán)形空腔65內(nèi)時，液壓油的壓力作用在所述中空推拉桿621的頂端，其作用面積為中空推拉桿621頂端的面積減去所述第二環(huán)形空腔65的環(huán)形面積，即所述圓柱體63的橫截面積，此時液壓油從所述第一油道611被壓出，所述活塞桿62伸出。由于所述第一環(huán)形空腔64的橫截面積與所述圓柱體63的橫截面積相同，因此，所述活塞桿62在相同壓力的作用下，伸出與縮回的速度相等。

具體工作時，當(dāng)波浪上升的時候，鉆機(jī)帶動所述游車21和鉆柱上升，此時，所述鉆柱有離開地層面的趨勢，地面不再承擔(dān)鉆壓，大鉤所承受的負(fù)載會隨著鉆柱離開地層面而增大，該負(fù)載作用在所述被動補(bǔ)償缸4上，拉動所述被動補(bǔ)償缸4的活塞桿42向下運(yùn)動，此時活塞桿42會壓迫有桿腔里的液壓油進(jìn)入到所述蓄能器51的油腔內(nèi)，使得所述蓄能器51內(nèi)的油壓增大，進(jìn)而壓縮蓄能器51內(nèi)的氣腔內(nèi)的空氣，所述氣腔通過與所述氣瓶組52相連，提供相應(yīng)的氣壓與油壓達(dá)到平衡，從而對所述鉆柱進(jìn)行被動的位移補(bǔ)償。同時，所述控制臺1通過所述位移補(bǔ)償裝置測量計算出大鉤的位移，然后輸出控制信號控制所述主動補(bǔ)償液壓站7向所述主動補(bǔ)償缸6輸送相應(yīng)油壓的液壓油，所述主動補(bǔ)償缸6的活塞桿62在相應(yīng)油壓的作用下，主動伸出，達(dá)到輔助補(bǔ)償作用，提高補(bǔ)償?shù)木?。反之，?dāng)波浪下沉?xí)r，所述被動補(bǔ)償缸4被動縮回，所述主動補(bǔ)償缸6主動縮回，進(jìn)行輔助補(bǔ)償。

綜上所述，本實用新型實施例提供的一種浮式鉆井升沉補(bǔ)償裝置100，其包括控制臺1、游車組件2、大鉤組件3、被動補(bǔ)償組件、主動補(bǔ)償組件以及位移檢測裝置。該升沉補(bǔ)償裝置100工作時，所述游車組件2與所述大鉤組件3通過所述被動補(bǔ)償組件和主動補(bǔ)償組件可相對移動地連接在一起。當(dāng)所述大鉤組件3下的鉆柱因波浪起伏使得所述大鉤組件3所承受的負(fù)載產(chǎn)生變化時，所述被動補(bǔ)償缸的活塞桿42可以隨著負(fù)載的變化而相應(yīng)地伸出或縮回，所述被動蓄能裝置5為所述被動補(bǔ)償缸4提供相應(yīng)的壓力，從而對鉆柱進(jìn)行位移上的補(bǔ)償。同時，所述控制臺1根據(jù)大鉤組件3上的負(fù)載變化，通過位移檢測裝置測量計算出大鉤31的位移，輸出控制信號控制所述主動補(bǔ)償組件的主動蓄能裝置7為所述主動補(bǔ)償缸6提供相應(yīng)的壓力，促使所述主動補(bǔ)償缸6的活塞桿62伸出或縮回，以達(dá)到輔助補(bǔ)償?shù)淖饔茫岣吡怂鲅a(bǔ)償裝置100的補(bǔ)償精度。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。