一种用于天车升沉补偿的弹簧蓄能补偿装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106337662A(43)申请公布日2017.01.18(21)申请号201610818042.5(22)申请日2016.09.13(71)申请人西南石油大学地址610500四川省成都市新都区新都大道8号(72)发明人黄志强黄凌峰唐宇杰徐子扬邱成松(51)Int.Cl.E21B19/09(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图1页(54)发明名称一种用于天车升沉补偿的弹簧蓄能补偿装置(57)摘要本发明涉及一种用于天车升沉补偿的弹簧蓄能补偿装置，它主要由齿轮式弹簧蓄能器和弹簧式液压蓄能器组成。4个齿轮式弹簧蓄能器安装在天车主体上部，2个弹簧式液压蓄能器分别安装在天车主体前后两侧。齿轮式弹簧蓄能器由齿轮和涡旋板弹簧组成，齿轮式弹簧蓄能器通过支撑座安装在天车滑轮上方，分布在天车滑轮两侧；弹簧式液压蓄能器由液压缸和并联弹簧总成组成，弹簧式液压蓄能器通过蓄能器连接座安装在天车主体前后两侧；并联弹簧总成采用多层并联卧式结构。本发明能提高被动补偿部分的补偿精度和补偿速度；不需要额外配备工作气瓶，增加了井架顶部的可用空间，减少了井架顶部的重量，提高了井架的安全性和稳定性。CN106337662ACN106337662A权利要求书1/1页1.一种用于天车升沉补偿的弹簧蓄能补偿装置，主要由齿轮式弹簧蓄能器和弹簧式液压蓄能器组成，其特征在于：4个齿轮式弹簧蓄能器安装在天车主体(9)上部，2个弹簧式液压蓄能器安装在天车主体(9)前后两侧；所述齿轮式弹簧蓄能器由齿轮(2)和涡旋板弹簧(3)组成，齿轮式弹簧蓄能器通过支撑座(4)安装在天车滑轮(5)上方，分布在天车滑轮(5)两侧；4个齿轮(2)与垂直安装在天车架(6)上的4根导向齿条(1)相啮合；涡旋板弹簧(3)一端接在齿轮(2)中心的轴上，另一端接在齿轮(2)内表面；所述弹簧式液压蓄能器由液压缸(7)和并联弹簧总成(8)组成。2.根据权利要求1所述的一种用于天车升沉补偿的弹簧蓄能补偿装置，其特征在于：弹簧式液压蓄能器通过蓄能器连接座(10)安装在天车主体(9)前后两侧；并联弹簧总成(8)采用多层并联卧式结构。2CN106337662A说明书1/2页一种用于天车升沉补偿的弹簧蓄能补偿装置技术领域[0001]本发明涉及一种用于天车升沉补偿的弹簧蓄能补偿装置，属于海洋钻井领域。背景技术[0002]近年来，随着中国经济的快速发展，特别是石油化工行业和汽车行业的发展，石油、天然气的供应日益不足。再加上陆上石油资源逐渐枯竭，对海洋石油开采，特别是深海石油的开采，已成为必然趋势。[0003]升沉补偿装置是海洋石油钻井开发过程中的重要设备，用来补偿钻柱随浮式钻井平台运动产生的升沉运动，保持钻头与井底之间的钻压稳定，防止钻头提离井底引发钻井事故，确保钻井作业的顺利进行。[0004]蓄能器是升沉补偿装置的重要组成部分，直接影响到被动补偿系统的补偿精度和补偿速度，还会影响到半主动补偿系统中主动补偿部分的能耗。目前升沉补偿装置的蓄能器普遍采用气体加载式液压蓄能器，这种蓄能器具有结构简单、容量大、可以通过进行并联做成大尺寸的优点，但是其反应滞后、能量利用率低的问题十分突出，导致被动补偿的补偿精度不高、补偿速度较慢。此外，若采用气液蓄能器进行蓄能，由于补偿装置的承载能力要求，需要在天车架上并排多个工作气瓶，大大增加了井架顶部的重量，降低了其安全性和稳定性。发明内容[0005]本发明的目的是为了克服以上所述缺点及现有技术的不足，提供一种用于天车升沉补偿的弹簧蓄能补偿装置，以期改善被动补偿部分的补偿精度和补偿速度问题，减小补偿装置重量，提高安全性和稳定性。[0006]为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：[0007]本发明一种用于天车升沉补偿的弹簧蓄能补偿装置，主要由齿轮式弹簧蓄能器和弹簧式液压蓄能器组成。4个齿轮式弹簧蓄能器安装在天车主体上部，2个弹簧式液压蓄能器分别安装在天车主体前后两侧。[0008]所述齿轮式弹簧蓄能器由齿轮和涡旋板弹簧组成。齿轮式弹簧蓄能器通过支撑座安装在天车滑轮上方，分布在天车滑轮两侧；4个齿轮与垂直安装在天车架上的4根导向齿条相啮合，涡旋板弹簧一端接在齿轮中心的轴上，另一端接在齿轮内表面。[0009]所述弹簧式液压蓄能器由液压缸和并联弹簧总成组成。弹簧式液压蓄能器通过蓄能器连接座安装在天车主体前后两侧，并联弹簧总成采用多层并联卧式结构。[0010]本发明具有的有益效果是：1、本发明相比国内外现有的气液蓄能器，反应要更加灵敏，对储存着的能量的释放率更高，能提高被动补偿部分的补偿精度和补偿速度；2、本发明不需要额外配备工作气瓶，增加了井架顶部的可用空间，大大减少了井架顶部的重量，提高了井架的安全性和稳定性；3、本发明可作为