[实用新型]一种连续油管升沉补偿装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种可升沉浮体上牵引绳索的补偿装置，尤其是针对石油钻井设备领域中，设置在海洋钻井浮体上的连续油管升沉补偿装置。

背景技术

随着海洋石油开采的快速发展和连续油管技术的日益成熟，目前已有越来越多的连续油管钻机应用与浮式钻井平台。浮式钻井平台在波浪的作用下产生周期性上下升沉运动，浮式钻井平台的升沉运动导致整个钻井系统随之产生上下升沉运动，这种周期性升沉运动带来的加速度增加了连续油管上所受的张力，如果连续油管工作在其极限许用应力附近，可能会导致连续油管的张力超出其许用应力，从而引起连续油管的破坏。

此外，这种周期性升沉运动也会导致钻压的不稳定，从而不利于钻进，甚至损坏钻具，因此，必须在海洋平台用连续油管钻井系统上增加升沉补偿装置，抵消升沉运动带来的加速度，防止连续油管的破坏。

申请号为：200910203462.2、申请日为：2009年5月21日的发明专利《具有主动起伏补偿的起重机控制系统》公开了一种具有主动起伏补偿的起重机控制系统，用于设置在浮动体上的起重机，所述起重机包括用于提升悬挂在绳索上的载荷的升降装置，所述起重机控制系统具有：测量装置，所述测量装置根据传感器数据确定当前起伏运动；预测装置，所述预测装置参考所确定的当前起伏运动并参考起伏运动模型来预测载荷悬点的未来运动；以及载荷路径控制，所述载荷路径控制基于所顶测的载荷悬点的运动而致动所述起重机的升降装置、由此至少部分地补偿载荷由海浪引起的运动。通过预测装置，基于所确定的当前起伏运动和起伏运动模型而可以考虑载荷悬点的未来运动，从而当致动升降装置时，载荷悬点的这种运动通过绳索长度的变化而得到补偿，并且载荷沿着预期路径移行。但其仍存在以下不足之处：起重机控制系统在进行主动起伏补偿时，位于绳索卷筒与载荷悬点之间的绳索段在升降装置的牵引下往复卷放，易对绳索造成疲劳损伤；同时，在卷放过程中绳索所受的张力大大增加，绳索易因所受张力极易超出其许用应力，对绳索造成破坏。尤其在石油开采领域中，连续油管钻机上所采用的油管的强度较低，极易因循环应力及应力过大造成应力疲劳或损坏。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种在主动起伏补偿时，连续油管完全通过在连续油管卷筒上往复卷放、且在补偿过程中，连续油管所受的张力更加均匀的升沉补偿装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种连续油管升沉补偿装置，包括设置在浮体上的油管卷筒，及用于提升悬挂在油管上的载荷的升降装置，所述油管卷筒与载荷之间设置有载荷悬点，所述载荷悬点用以将从油管卷筒上导出的油管导向至载荷所需的牵引方向，所述升降装置连接有测量装置，所述测量装置用以确定当前起伏运动，所述测量装置与中央控制器相连，所述浮体上设置有导管机构，所述导管机构可调节油管卷筒与载荷悬点之间油管的长度。

所述导管机构包括悬臂和导管器，所述悬臂一端与浮体铰接，所述导管器设置在悬臂的自由端，所述悬臂与浮体间设置有导管机构调整油缸。采用这样的结构，通过悬臂与浮体铰接，在导向机构调整油缸的驱动下，位于悬臂自由端的导管器随悬臂摆动，使得导管器可与油管接触，并可推动油管，调节位于油管卷筒与载荷悬点之间的油管段的长度。其中，导管器可以是铰接在悬臂自由端的滑轮。

所述油管上设置有注入头，所述浮体上设置有注入头导向架，所述浮体与注入头间设置有注入头调整油缸，所述注入头可在注入头导向架沿竖直方向相对移动。采用这样的结构，以注入头为载荷悬点，油管通过注入头实现导向至载荷所需的牵引方向，并在注入头导向架与注入头相配合下，实现沿竖直方向的相对移动。

所述悬臂与油管卷筒同轴铰接。采用这样的结构，可以使导管机构在调节位于油管卷筒与载荷悬点之间的油管段的长度时，导管机构向油管施加的推力的增幅固定，进一步增加油管的耐用性。

所述测量装置为加速度传感器。采用这样的结构，根据加速度传感器所测得的船体升沉信息，反馈给中央处理器处理并进行补偿。

所述导管机构调整油缸与比例换向阀相连，所述比例换向阀接有油箱，所述比例换向阀的控制端与中央控制器相连。采用这样的结构，浮体的升沉信号经处理后通过第一电磁换向阀驱动导管机构进行补偿。当浮体下降时，油管卷筒与载荷间的油管长度增加，为了保持油管所受张力及其在井下的油管长度基本稳定，比例换向阀驱动导管机构推动注入头上升并牵引油管，使位于油管卷筒与载荷悬点之间的油管段的长度增加，平衡油管所受的张力及位于井下的油管长度；此时若不采用导向装置对油管进行补偿，位于井下的油管因长度增加致使油管卷曲，极易与油管周围的物体发生碰撞从而损坏油管；