增距式半主动天车升沉补偿装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于海洋石油钻井设备技术领域，涉及一种增距式半主动天车升沉补
【背景技术】
[0002]进行深水钻探作业时，浮式钻井平台/船在波浪的作用下，将产生周期性的升沉运动，带动钻柱上下往复运动，引起海底钻压的变化，甚至使钻头脱离井底，无法钻进，降低钻头和钻杆的寿命，造成巨大的经济损失；在Β0Ρ等水下设备安装作业中，浮式钻井平台/船的升沉运动造成无法精确定位，安装困难。升沉补偿装置的作用就是对浮式钻井平台/船的升沉运动进行补偿，使得深水作业得以顺利进行。通过升沉补偿装置的作用可减少钻头与井底的相对运动，从而保证了钻压的稳定，保证了在平台/船进行升沉运动时能够持续钻进，提高钻井效率。同时在进行水下设备安装作业过程中，能够精确定位，快速安装，提高作业效率。升沉补偿装置可有效扩大钻井平台/船作业领域范围，增强作业适应性。
[0003]钻柱升沉补偿装置包括伸缩钻杆型补偿、绞车/双绞车型补偿、游车型补偿、天车型补偿和死绳/活绳补偿等形式。其中游车型补偿和天车型补偿是应用最广泛的补偿形式。游车型补偿和天车型补偿各有优缺点，游车型补偿一般应用于中小吨位的钻井系统，天车补偿一般应用于大吨位的钻井系统。
[0004]目前应用的游车型和天车型补偿均为液压式升沉补偿系统，运用液缸活塞杆与缸筒的相对位移补偿平台/船的升沉运动。按照其动力提供方式可分为主动式、被动式和半主动式三种形式。主动式补偿系统具有补偿精度高、补偿速度快的优点，但结构复杂，能量消耗过大，成本高昂。被动式补偿系统基本不消耗额外能量，且结构简单，但补偿效果差，具有滞后现象。半主动式补偿系统结合二者的优点，补偿精度高，相对能耗低，是当前钻柱补偿系统主流设计形式。
[0005]目前天车补偿装置油缸补偿行程长，补偿速度快，油缸的稳定性和密封件寿命均较低，占用井架空间大。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的是提供一种增距式半主动天车升沉补偿装置，解决了现有技术中存在结构庞大，占用井架空间大，油缸稳定性差的问题。
[0007]本实用新型所采用的技术方案是，一种增距式半主动天车升沉补偿装置，包括在天车梁上安装有一个浮动天车导轨和两个增距滑轮导轨，浮动天车导轨位于两个增距滑轮导轨之间，在天车梁两侧分别铰接有一个导向轮总成，在天车梁中还固定安装有被动缸和主动缸的缸筒；
[0008]每个增距滑轮导轨中安装有一个增距滑轮总成，增距滑轮总成的安装座向下与动缸和主动缸的活塞杆铰接，增距滑轮总成的安装座两端分别与增距滑轮导轨配合套接；
[0009]浮动天车导轨中安装有一个浮动天车总成，浮动天车总成的前后面分别设置有一对侧置滑轮，并且在每个侧置滑轮上同轴安装有连杆一，连杆一另一端与连杆二铰接，铰接轴上安装有滑轮二，连杆二另一端与导向轮总成的导向轮轴铰接；连杆一、滑轮二、连杆二一起称为摇杆摆臂机构，即摇杆摆臂机构下端与导向轮总成铰接，上端与浮动天车总成上侧置滑轮轴铰接。
[0010]本实用新型的增距式半主动天车升沉补偿装置，其特征还在于:
[0011]每个增距滑轮总成的增距滑轮中缠绕有一个增距钢丝绳，每个增距钢丝绳的一端固定在天车梁的耳座上，另一端固定在浮动天车总成的耳座上。
[0012]浮动天车总成的一对侧置滑轮与游车的滑轮组之间缠绕有钻井钢丝绳，钻井钢丝绳从绞车引出，通过快绳端摇杆滑块机构，绕过浮动天车总成的侧置滑轮与游车的滑轮后，到死绳端的侧置滑轮及摇杆滑块结构，最后与死绳固定器连接。
[0013]本实用新型的有益效果是，补偿行程和速度不变的情况下，油缸行程和速度减半，大大提高油缸的稳定性和密封件寿命，缩短整体高度，结构紧凑，占用井架空间少，不需要额外增加井架高度，有效解决目前天车补偿存在的问题。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型升沉补偿装置本体的主视结构示意图；
[0015]图2是本实用新型升沉补偿装置本体的左视结构示意图。
[0016]图中，1.增距滑轮总成，2.增距滑轮导轨，3.浮动天车导轨，4.浮动天车总成，
5.增距钢丝绳，6.被动缸，7.主动缸，8.摇杆摆臂机构，9.导向轮总成，10.天车梁，11.钻井钢丝绳，12.游车。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0018]参照图1、图2，本实用新型的结构是，包括在天车梁10上安装有一个浮动天车导轨3和两个增距滑轮导轨2，浮动天车导轨3位于两个增距滑轮导轨2之间，在天车梁10两侧分别铰接有一个导向轮总成9，在天车梁10中还固定安装有被动缸6和主动缸7的缸筒；
[0019]每个增距滑轮导轨2中安装有一个增距滑轮总成1，增距滑轮总成1的安装座向下与动缸6和主动缸7的活塞杆铰接，增距滑轮总成1的安装座两端分别通过一个滚轮机构一与增距滑轮导轨2配合套接，可沿着增距滑轮导轨2上下运动；
[0020]浮动天车导轨3中安装有一个浮动天车总成4，浮动天车总成4的前后面分别设置有对角的一对侧置滑轮，并且在每个侧置滑轮上同轴安装有连杆一，连杆一另一端与连杆二铰接，铰接轴上安装有滑轮二，连杆二另一端与导向轮总成9的导向轮轴铰接；连杆一、滑轮二、连杆二一起称为摇杆摆臂机构8，即摇杆摆臂机构8下端与导向轮总成9铰接，上端与浮动天车总成4上侧置滑轮轴铰接；两边的摇杆摆臂机构8用于缠绕钻井钢丝绳；
[0021 ] 每个增距滑轮总成1的增距滑轮中缠绕有一个增距钢丝绳5，每个增距钢丝绳5的一端固定在天车梁10的耳座上，另一端固定在浮动天车总成4的耳座上；
[0022]浮动天车总成4的一对侧置滑轮与游车12的滑轮组之间缠绕有钻井钢丝绳11，钻井钢丝绳11从绞车引出，通过快绳端摇杆滑块机构8，绕过浮动天车总成4的侧置滑轮与游车12的滑轮后，到死绳端的侧置滑轮及摇杆滑块结构8，最后与死绳固定器连接。
[0023]浮动天车总成4通过两端的滚轮导向机构沿着浮动天车导轨3上下运动，当被动缸6和主动缸7活塞杆相对于缸筒位移为lm时，由于增距滑轮总成1的动滑轮效应，连接在增距钢丝绳5另一端的浮动天车总成4的位移为2m，被动缸6和主动缸7的行程及负荷通过增距滑轮总成1和增距钢丝绳5传递给浮动天车总成4及游车12，从而实现补偿行程的增距，即钻柱的行程为补偿缸行程的两倍。
[0024]参照图1、图2，本实用新型的工作过程是:
[0025]当平台/船钻井系统随着波浪上升时，带动天车梁10及其上安装的增距滑轮导轨
2、浮动天车导轨3、导向轮总成9及被动缸6和主动缸7的缸筒向上运动，被动缸6和主动缸7的活塞杆相对于缸筒向下运动，即液缸收缩。亦带动增距钢丝绳5在其上的安装点向上运动，增距滑轮总成1亦在增距钢丝绳5、被动缸6和主动缸7的作用下向上运动。浮动天车总成4相对于浮动天车导轨3向下运动。浮动天车总成4和游车12相对井底保持位置不变，保持浮动天车总成4与游车10之间的钻井钢丝绳11的长度不变，即钢丝绳张力不变；
[0026]相反，当平台/船钻井系统随着波浪下降时，被动缸6和主动缸7的活塞杆相对于缸筒向上运动时，即液缸伸长，拉动浮动天车总成4沿浮动天车导轨3向上运动，同样保持浮动天车总成4同游车12之间的钻井钢丝绳11张力不变，使得井底钻压不变，达到补偿目的。
[0027]由于增距滑轮总成1的动滑轮效应，浮动天车总成4的行程和速度为液缸活塞杆行程和速度的两倍，即液缸行程和速度为钻柱补偿行程和速度的一半，载荷为补偿载荷的两倍。增距式补偿装置的设计大大降低了天车补偿装置的整体高度，且下端油缸超出天车梁10部分可置于井架防碰空间内，不需要特制或加高井架，增加了整体稳定性。
[0028]本实用新型的装置，油缸行程和速度均为补偿行程和速度的一半，大大减少油缸长度，增加稳定性；同时减少油缸速度，延长油缸密封件的使用寿命，解决了当前常规天车补偿装置存在的弊端，也大大提高了钻井效率。
【主权项】
1.一种增距式半主动天车升沉补偿装置，其特征在于:包括在天车梁(10)上安装有一个浮动天车导轨(3)和两个增距滑轮导轨(2)，浮动天车导轨(3)位于两个增距滑轮导轨(2)之间，在天车梁(10)两侧分别铰接有一个导向轮总成(9)，在天车梁(10)中还安装有被动缸(6)和主动缸(7)的缸筒；每个增距滑轮导轨(2)中安装有一个增距滑轮总成(1)，增距滑轮总成(1)的安装座向下与动缸(6)和主动缸(7)的活塞杆铰接，增距滑轮总成(1)的安装座两端分别与增距滑轮导轨(2)配合套接； 浮动天车导轨(3)中安装有一个浮动天车总成(4)，浮动天车总成(4)的前后面分别设置有一对侧置滑轮，并且在每个侧置滑轮上同轴安装有连杆一，连杆一另一端与连杆二铰接，铰接轴上安装有滑轮二，连杆二另一端与导向轮总成(9)的导向轮轴铰接；连杆一、滑轮二、连杆二一起称为摇杆摆臂机构(8)，即摇杆摆臂机构(8)下端与导向轮总成(9)铰接，上端与浮动天车总成(4)上侧置滑轮轴铰接。2.根据权利要求1所述的增距式半主动天车升沉补偿装置，其特征在于:所述的每个增距滑轮总成(1)的增距滑轮中缠绕有一个增距钢丝绳(5)，每个增距钢丝绳(5)的一端固定在天车梁(10)的耳座上，另一端固定在浮动天车总成(4)的耳座上。3.根据权利要求1所述的增距式半主动天车升沉补偿装置，其特征在于:所述的浮动天车总成⑷的一对侧置滑轮与游车(12)的滑轮组之间缠绕有钻井钢丝绳(11)，钻井钢丝绳(11)从绞车引出，通过快绳端摇杆滑块机构(8)，绕过浮动天车总成(4)的侧置滑轮与游车(12)的滑轮后，到死绳端的侧置滑轮及摇杆滑块结构(8)，最后与死绳固定器连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种增距式半主动天车升沉补偿装置，在天车梁上安装有一个浮动天车导轨和两个增距滑轮导轨，在天车梁两侧分别铰接有一个导向轮总成，在天车梁中还安装有被动缸和主动缸的缸筒；每个增距滑轮导轨中安装有一个增距滑轮总成，增距滑轮总成的安装座向下与动缸和主动缸的活塞杆铰接，增距滑轮总成的安装座两端分别与增距滑轮导轨配合套接；浮动天车导轨中安装有一个浮动天车总成，浮动天车总成的前后面分别设置有一对侧置滑轮，并且在每个侧置滑轮上同轴安装有连杆一，连杆一另一端与连杆二铰接，铰接轴上安装有滑轮二，连杆二另一端与导向轮总成的导向轮轴铰接。本实用新型的装置，减少油缸速度，提高了补偿效率。
【IPC分类】E21B19/09
【公开号】CN205089241
【申请号】CN201520830129
【发明人】牟新明, 杨虎, 冯烨, 郑万里, 南树歧
【申请人】宝鸡石油机械有限责任公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年10月23日