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(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CN106089127A(43)申请公布日2016.11.09(21)申请号201610595540.8(22)申请日2016.07.27(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)发明人刘清友唐煊赫徐涛朱海燕陶雷(74)专利代理机构成都金英专利代理事务所(普通合伙)51218代理人袁英(51)Int.Cl.E21B19/09(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图5页(54)发明名称一种用于深水钻井作业的半主动式天车升沉补偿系统(57)摘要本发明涉及一种用于深水钻井作业的半主动式天车升沉补偿系统,它包括了浮动天车、齿轮齿条驱动补偿装置、液压支撑锁定装置、导向装置、被动补偿钢丝绳摇臂机构以及相应的控制系统等部件,齿轮齿条驱动补偿系统提升了浮动天车升沉补偿的稳定性和可靠性;浮动天车液压支撑锁定系统提高了液压支撑系统的稳定性、增加了紧急情况锁定功能;导向装置能够控制升沉补偿中的摆动,使得浮动天车在升沉补偿过程中能够平稳运行;被动补偿钢丝绳摇臂机构可实现被动补偿功能,并提高升沉补偿运动的能量利用率和补偿效率。本发明的有益效果是:改进了天车升沉补偿系统,提高了天车补偿系统的稳定性、可靠性和补偿效率。CN106089127ACN106089127A权利要求书1/2页1.一种用于深水钻井作业的半主动式天车升沉补偿系统,其特征在于:包括井架框架、齿轮齿条驱动补偿机构、液压支撑锁定机构、导向装置、具备被动补偿功能的被动补偿钢丝绳摇臂机构、浮动天车和游车,所述齿轮齿条驱动补偿机构固定安装在井架框架的顶部,导向装置安装在井架框架内,浮动天车滑动安装在导向装置上,且能够沿导向装置上下浮动,所述液压支撑锁定机构安装在井架框架的底部,并与浮动天车连接,所述液压支撑锁定机构能够在任意位置锁定浮动天车,所述被动补偿钢丝绳摇臂机构安装在井架框架的底部两侧,被动补偿钢丝绳摇臂机构与浮动天车连接,所述游车通过钢丝绳吊装在浮动天车上,游车上安装有大钩。2.根据权利要求1所述一种用于深水钻井作业的半主动式天车升沉补偿系统,其特征在于:所述齿轮齿条驱动补偿机构包括定位安装台、直齿条轨道一、直齿条轨道二、驱动齿轮一和驱动齿轮二,所述定位安装台固定在井架框架的顶部,定位安装台上对称安装有补偿电机一和补偿电机二,补偿电机一的输出端与驱动齿轮一传动连接,补偿电机二的输出端与驱动齿轮二传动连接,直齿条轨道一和直齿条轨道二背靠背地置于定位安装台的一侧,直齿条轨道一与驱动齿轮一啮合,直齿条轨道二与驱动齿轮二啮合,直齿条轨道一和直齿条轨道二的下端固定在浮动天车的上端。3.根据权利要求1所述一种用于深水钻井作业的半主动式天车升沉补偿系统,其特征在于:所述液压支撑锁定机构包括液压支撑缸一、液压支撑缸二以及能够储存液压支撑缸一和液压支撑缸二的液压能量的蓄能器,液压支撑缸一和液压支撑缸二固定在井架框架的底部,液压支撑缸一和液压支撑缸二的伸缩杆分别对称支撑在浮动天车的下方,蓄能器分别与液压支撑缸一和液压支撑缸二连接。4.根据权利要求3所述一种用于深水钻井作业的半主动式天车升沉补偿系统,其特征在于:所述液压支撑缸一和液压支撑缸二的无杆腔与二通盖板式插装阀一的第一接口连接,二通盖板式插装阀一的第二接口与二通盖板式插装阀二的第一接口连接,二通盖板式插装阀二的第二接口与蓄能器连接;所述液压支撑缸一和液压支撑缸的有杆腔与三位四通电液比例换向阀的第一接口连接,三位四通电液比例换向阀的第二接口分别与单向变量液压泵的出口和直动型溢流阀的第一接口连接,三位四通电液比例换向阀的第三接口与背压阀的第一接口连接,单向变量液压泵的入口、直动型溢流阀的第二接口以及背压阀的第二接口分别与液压油箱连接,单向变量液压泵由电动机驱动。5.根据权利要求4所述一种用于深水钻井作业的半主动式天车升沉补偿系统,其特征在于:所述液压支撑缸一和液压支撑缸的无杆腔与二通盖板式插装阀一之间的主管路上安装有液压支撑缸无杆腔压力计,所述液压支撑缸一和液压支撑缸的有杆腔与三位四通电液比例换向阀的第一接口之间的主管路上安装有液压支撑缸有杆腔压力计,所述二通盖板式插装阀一与二通盖板式插装阀二之间安装有二位二通液压先导控制换向阀,二通盖板式插装阀二的一侧安装有二位二通电磁换向阀。6.根据权利要求1或3所述一种用于深水钻井作业的半主动式天车升沉补偿系统,其特征在于:所述液压支撑锁定机构还包括液压锁定回路,所述液压锁定回路包括过滤器、二位二通液控换向阀、液压先导阀、单作用气动操作阀和气罐,单作用气动操作阀的两端分别与气罐连通,二位二通液控换向阀的第一控制端与蓄能器连接,过滤器与二位二通液控换向阀的第一接口与过滤器连接,二位二通液控换向阀的第二接口