[发明专利]深水钻井天车型波浪补偿装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种深水钻井平台用深水钻井装置，尤其是一种深水钻井天车型波浪补偿装置。

背景技术

目前海洋钻井波浪补偿运动器主要向适应向超深水钻井领域和采油作业的新技术方向发展。其中被动型钻柱波浪运动补偿器技术现状为：补偿器运动行程增大；补偿器的补偿能力增强；补偿器的操作控制和钻压等优选参数的调整普遍采用电脑控制。主动型波浪运动系统技术现状为：采用液压或变频技术，实现主动补偿功能，具有反应速度快，可以弥补被动系统由于气压变化、摩擦力影响等造成的反应迟滞效应和张力变化效应。

在浮式钻井平台上，波浪运动会导致平台产生六个自由度的运动(纵荡、横荡、垂荡、横摇、艏摇、纵摇)，极大地影响了钻井作业的效率与安全性。现场作业由于钻压的振动而达不到最佳的工作状态。同时，垂向的升沉运动通常会导致钻头寿命的减短，由此会增加往返作业时间和作业成本。要保证正常钻进，提高钻井效率，就必须采用浮式钻井补偿系统对升沉进行补偿，以减少钻杆柱和隔水管系统与海底的相对运动，并保持恒定的张力载荷。其中深水钻井天车型波浪补偿装置是其中的核心补偿设备。

发明内容

本发明是要提供一种深水钻井天车型波浪补偿装置，采用浮式钻井补偿系统对升沉进行补偿，以减少钻杆柱和隔水管系统与海底的相对运动，并保持恒定的张力载荷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种深水钻井天车型波浪补偿装置，具有一个用于海底钻井作业,并悬挂钻柱和钻井设备的浮动天车，所述浮动天车置于被动天车补偿器的被动补偿油缸的活塞杆上，浮动天车上面固定连接主动升沉补偿器的主动补偿油缸的活塞杆，主动补偿油缸的缸体和被动补偿油缸的缸体固定在钻井平台上， 被动补偿油缸通过气液蓄能器连接工作气瓶，为被动补偿油缸提供补偿力，通过油压保持被动补偿油缸的活塞杆的恒压力，实现浮动天车的波浪补偿；所述主动补偿油缸通过方向切换阀连接主动液压动力单元，主动液压动力单元连接MCC控制柜，MCC控制柜连接控制器模块，控制器模块通过MRU传感器获得钻井平台升沉运动的信号，并通过ECC控制柜控制主动液压动力单元的泵站启动，以及控制主动液压动力单元的方向切换阀来控制主动补偿油缸的活塞杆主动伸出和收回，实现主动升沉补偿。

浮动天车装在一个浮动的框架内，框架内设有垂直轨道，浮动天车通过滚轮在垂直轨道内上下移动。

主动补偿油缸的两个轮流进油口之间连接有限速阀，用于控制油缸和蓄能器之间的液压传动的流量和压力。

本发明的有益效果：

（1）采用被动波浪补偿时，实际钻机运动和被动波浪补偿之间存在时间间隔。主动波浪补偿器提供附加快速补偿力，减小偏移量。

（2）集成被动钻柱运动补偿器和主动波浪补偿器的天车波浪补偿装置能提供参照海床的天车稳定位置。这能使许多钻井操作可以在恶劣海况下进行。

（3）主动波浪补偿控制器和被动钻柱运动补偿器共同施加波浪补偿所需的波补力，可以补偿90%钻井船升沉运动。

（4）主动波浪补偿器是钻柱运动补偿器的附加系统。两个系统相互作用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的深水钻井天车型波浪补偿装置，包括被动天车补偿器（CMC）、主动波浪补偿器(AHC)。

浮动天车9置于被动天车补偿器的被动补偿油缸7的活塞杆上，浮动天车9上面固定连接主动升沉补偿器2的主动补偿油缸的活塞杆，主动补偿油缸2的缸体和被动补偿油缸7的缸体固定在钻井平台上， 被动补偿油缸7通过气液蓄能器6连接工作气瓶8，为被动补偿油缸7提供补偿力，通过油压保持被动补偿油缸7的活塞杆的恒压力，实现浮动天车9的波浪补偿；所述主动补偿油缸2通过方向切换阀3连接主动液压动力单元1，主动液压动力单元1连接MCC控制柜，MCC控制柜连接控制器模块，控制器模块通过MRU传感器5获得钻井平台升沉运动的信号，并通过ECC控制柜控制主动液压动力单元1的泵站启动，以及控制主动液压动力单元1的方向切换阀3来控制主动补偿油缸2的活塞杆主动伸出和收回，实现主动升沉补偿。

主动补偿油缸2的两个轮流进油口之间连接有限速阀4，用于控制油缸和蓄能器之间的液压传动的流量和压力。