一种浮式钻井平台齿轮齿条式钻柱升沉补偿装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102606087A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102606087A(43)申请公布日2012.07.25(21)申请号201210095435.X(22)申请日2012.04.01(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)发明人刘清友黎伟鲁柳利孙浩任涛(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)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图22页(54)发明名称一种浮式钻井平台齿轮齿条式钻柱升沉补偿装置(57)摘要本发明公开了一种浮式钻井平台齿轮齿条式钻柱升沉补偿装置，它包括游车（1）、大钩（2）、齿轮齿条机构（4）、刚性杆（3）和补偿缸系统，补偿缸系统包括活塞式的液缸（5）和储气/液罐（6），液缸（5）固连于游车（1）上，大钩（2）与液缸（5）的活塞杆固连，刚性杆（3）设置于大钩（2）上，刚性杆（3）通过齿轮齿条机构（4）与液缸（5）连接，齿轮齿条机构（4）中齿轮的齿轮轴与变频电机连接。本发明的有益效果是：采用主动加被动补偿系统，兼具主动系统补偿反应灵敏、快捷、精确和被动系统能耗低等特点，且结构简单、补偿效果好，增强了补偿装置的适应性和可靠性。CN102687ACN102606087A权利要求书1/1页1.一种浮式钻井平台齿轮齿条式钻柱升沉补偿装置，其特征在于：它包括游车（1）、大钩（2）、齿轮齿条机构（4）、刚性杆（3）和补偿缸系统，补偿缸系统包括活塞式的液缸（5）和储气/液罐（6），液缸（5）固连于游车（1）上，大钩（2）与液缸（5）的活塞杆固连，刚性杆（3）设置于大钩（2）上，刚性杆（3）通过齿轮齿条机构（4）与液缸（5）连接，齿轮齿条机构（4）中齿轮的齿轮轴与变频电机连接。2.根据权利要求1所述的一种浮式钻井平台齿轮齿条式钻柱升沉补偿装置，其特征在于：所述的补偿缸系统包括两个竖直对称布置的液缸（5），刚性杆（3）设置于大钩（2）的中部位于两活塞杆之间且平行于活塞杆，所述的齿轮齿条机构（4）包括两对对称的齿轮齿条副，所述的齿轮齿条副在刚性杆（3）的两侧对称布置。3.根据权利要求1所述的一种浮式钻井平台齿轮齿条式钻柱升沉补偿装置，其特征在于：所述的齿轮齿条机构（4）中的齿轮设置于刚性杆（3）上，齿轮齿条机构（4）中的齿条设置于液缸（5）上。4.根据权利要求1所述的一种浮式钻井平台齿轮齿条式钻柱升沉补偿装置，其特征在于：所述的齿轮齿条机构（4）中的齿条设置于刚性杆（3）上，齿轮齿条机构（4）中的齿轮设置于液缸（5）上。2CN102606087A说明书1/3页一种浮式钻井平台齿轮齿条式钻柱升沉补偿装置技术领域[0001]本发明涉及海洋浮式平台升沉补偿装置技术领域，特别是一种浮式钻井平台齿轮齿条式钻柱升沉补偿装置。背景技术[0002]随着陆地资源的日趋枯竭，世界经济发展的战略眼光就聚集到海洋上，发展海洋科技与高技术装备尤为重要。在石油领域，随着中国经济的发展，特别是作为支柱产业的石油化工和汽车工业的快速发展，石油和天然气供应不足的矛盾日益突出。鉴于陆上石油资源的日渐枯竭，向深海进军已成必然趋势。当前，海上石油钻机最大工作水深已经超过了3000m，而且还将继续向更深的方向发展。在这样的水深条件下工作，对钻机的各方面的要求更为苛刻，并且还必须适应在深水条件下所面临的一些特殊情况，许多设备需要重新设计和开发。[0003]钻柱升沉补偿装置是保障海上钻井船或半潜式钻井平台作业的安全进行以及提高工作效率和质量必不可少的重要设备之一。深海钻井所采用的半潜式钻井平台和钻井浮船在波浪的作用下将产生周期性的升沉运动，并使钻柱上下往复运动，引起井底钻压的变化，甚至使钻头脱离井底，影响钻进的效率，降低钻头和钻杆寿命，产生操作的安全隐患，甚至导致无法钻进和被迫停工，造成了巨大的经济损失。因此，为了减少停工期，降低钻井成本，浮式钻井平台必须对钻柱升沉运动采取适当的补偿措施。[0004]液压式升沉补偿系统在海洋浮式钻井平台上应用最为普遍，形式比较多，按照其动力提供方式可以分为三种形式：主动式、被动式和半主动式。[0005]主动式升沉补偿系统具有较好的补偿效果和较强的适应性，但由于钻柱质量大，上下往复运动频繁，因此补偿过程中会消耗大量的能量。[0006]被动式升沉补偿系统由于在补偿过程中基本不需要系统额外提供能量，而且系统简单，得到了较为广泛的应用。但由于对超低频、宽带随机振动的海浪、海流、海潮的影响难以有效抑制，补偿精度不高，所以被动式补偿系统补偿效果不理想，并且存在着一定的滞后现象。[0007]半主动式升沉补偿系统综合了主动和被动系统的优点，但是需要增设中间能量