[实用新型]新型天车补偿系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油、天然气勘探钻井工程技术领域，特别是用于海洋浮式钻井系统的天车补偿系统。

背景技术

目前在深水半潜平台使用的钻柱补偿系统主要有死绳或快绳恒张力升沉补偿装置、游车补偿系统和另外一种天车补偿系统。死绳或快绳恒张力升沉补偿装置有一套电动自控系统传递钢丝绳上拉力的变化和调节储能器内的压力，比较复杂，而且对钢丝绳的磨损也比较严重，故实际应用不多。游车补偿系统虽不需特制井架、天车、游车和大钩，只要把游车下的框架和大钩上的框架分别装上并连接起来就可使用。但这种装置的储能器、储气罐、管线等都装在甲板上，占用甲板面积较大。另外油缸的密封件多，漏失的液量较大，管线也较长，液体流动的磨损也大。原有的天车补偿装置，船体甲板上只有压气机、油泵、调节控制阀组和不太长的管线。但因主要机构都在天车台和井架上，需要有强度大、结构复杂的特制天车和井架，另外升沉补偿装置在天车上，维修保养也不方便，最重要的是由结构所引起的重量和风载过于庞大，故目前应用的也不太多。

发明内容

本实用新型目的是设计一种用于海洋浮动钻井作业时，补偿钻柱的上下运动的新型天车补偿系统，以解决现有补偿系统所表露出的问题，减小结构质量，减小钢丝绳磨损，方便维修，节约钻机成本。

具体地说，新型天车补偿系统，其包括补偿系统支撑架、天车梁、天车导轨、导向装置、天车、液缸、死绳、快绳、游动绳；天车通过导向装置安装于天车导轨上，液缸一端与天车相连并拉动天车在天车导轨上上下移动，死绳、快绳通过绕在天车和游车上，液缸通过液压管线与液压站连通并在其控制系统的作用下完成对钻柱的补偿。

在天车梁端部的滑轮和天车之间装有辅助轮系，辅助轮系通过气缸与井架相连；死绳、快绳通过辅助轮系分别与死绳器和绞车相连。死绳、快绳通过辅助轮系的绕法为S形。

液缸为单级；液缸选用单件或多件组合。

本实用新型一种新型天车补偿系统，优点是：一、满足深水海洋平台的钻修井作业，从结构上制做成依靠液缸推拉天车的上下运动，来补偿由于海浪的运动而引起的钻柱的升沉波动，改善其他补偿系统的不足，而且操作维护方便。二、优化结构及力学模型，进一步减小井架在工作时的受力，减轻钻机重量，节约制造成本。三、结构上用油缸提升天车，油缸支撑点设在补偿系统支撑架上，凭借油缸的往复运动来提升天车钻柱，安全可靠，操作简单。四、用辅助轮系有效的降低了对钢丝绳的磨损。

附图说明

图1为新型天车补偿系统结构图；

图2为新型天车补偿系统结构图(图1侧视图)；

图3为新型天车补偿系统高位图(即天车在高位的结构图)；

图4为新型天车补偿系统中位图(即天车在中间位的结构图)；

图5为新型天车补偿系统低位图(即天车在低位的结构图)；

图6为新型天车补偿系统工作原理示意图。

图号说明：液缸(1)、补偿系统支撑架(2)、天车(3)、辅助轮系(4)、气缸(5)、天车导轨(6)、导向装置(7)、死绳(8)、快绳(9)、游动绳(10)、天车梁(11)。

具体实施方式

如图1-5所示，本新型天车补偿系统主要由：补偿系统支撑架2、天车梁11、天车导轨6、导向装置7、天车3、液缸1、气缸5、辅助轮系4、液压站、气源系统、控制系统、液压管线、气路管线死绳8、快绳9、游动绳10等组成。天车3通过导向装置7安装于天车导轨6上，液缸1拉动天车3在天车导轨6上上下移动，死绳8、快绳9通过辅助轮系4绕在天车3和游车上，通过液压管线、气路管线在液压站、气源系统、控制系统的作用下完成对钻柱的补偿。

在天车梁11端部的滑轮和天车3之间装有辅助轮系4，辅助轮系4通过气缸5与井架相连；死绳8、快绳9通过辅助轮系4分别与死绳器和绞车相连。死绳8、快绳9通过辅助轮系4的绕法为S形。

液缸1为单级；液缸选用单件或多件组合。

天车3在液缸1的推拉下沿天车导轨6运动。天车3通过液缸1的推拉来完成补偿作用，液缸1的作用力直接加在补偿系统支撑架2上，通过天车梁11传递至井架。死绳8、快绳9分别于死绳器和绞车的相对长度不变。快绳轮与死绳轮与天车轮在同一根轴上。

新型天车补偿系统工作过程描述：当船体上升时，天车相对于补偿系统支撑架2向下运动，这时液缸下腔的体积变小，其中的液体就被压向储能器，使储能器中气体体积压缩。当船体下降时，情况正好相反，天车相对于补偿系统支撑架2向上运动，储能器中气体膨胀，油又被压回到液缸。起下钻时，有锁紧装置将天车锁住不随起下钻而上下运动；正常钻进时，通过气动调节阀，控制储能器内气体压力，以保持井底钻压或调节钻压。正常状况下，可通过控制阀停止液缸的工作，使天车固定于天车梁上。