[发明专利]双浮动半主动型天车升沉补偿装置

说明书

技术领域

本发明属于海洋石油钻井设备技术领域，涉及一种双浮动半主动型天车升沉补偿装置。

背景技术

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BOP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。

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。

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。

目前天车补偿装置采用摇杆滑块结构形式，此种结构形式补偿效果与摇杆滑块结构的设计优劣息息相关，存在结构庞大，总重量过重，影响井架强度和稳定性的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种双浮动半主动型天车升沉补偿装置，解决了现有技术中存在结构庞大，总重量过重，影响井架强度和稳定性的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种双浮动半主动型天车升沉补偿装置，包括在天车梁的上端面分别垂直安装有一组主滑轮导轨和两组导向滑轮导轨，并且两组导向滑轮导轨对称设置在主滑轮导轨的前后两边；主滑轮导轨中配套滑动安装有浮动主滑轮总成，浮动主滑轮总成下端面中部安装有主滑轮；

在天车梁下端面分别固定安装有被动缸和主动缸的缸筒，被动缸和主动缸的活塞杆向上分别与浮动主滑轮总成的架体铰接；每组导向滑轮导轨中分别配套滑动安装有一组导向滑轮总成，两组导向滑轮总成相互固定在一起；每个导向滑轮总成上设置有一对辅助滑轮和一个导向滑轮，该对辅助滑轮对角分布在导向滑轮两侧；

每个导向滑轮总成上的一对辅助滑轮各绕有一股辅助钢丝绳，该两股辅助钢丝绳的一端头并排固定在导向滑轮导轨上，绕过导向滑轮总成上的辅助滑轮后，另一端头并排固定在浮动主滑轮总成的架体上。

本发明的双浮动半主动型天车升沉补偿装置，其特征还在于：

还包括钻井钢丝绳，钻井钢丝绳一端从绞车引出，依次绕过快绳端的导向滑轮总成中的导向滑轮、游车中的滑轮、浮动主滑轮总成中的主滑轮、游车中的滑轮和死绳端的导向滑轮总成中的导向滑轮，另一端与死绳连接器连接。

浮动主滑轮总成通过安装在两端的滚轮机构一与主滑轮导轨滚动接触，每个导向滑轮总成通过安装在外端的滚轮机构二与各自的导向滑轮导轨滚动接触。

本发明的有益效果是，导向滑轮与主滑轮分体式设计，两者分别在滚轮的作用下，沿着各自导轨上下运动，形成双浮动天车补偿装置；相对于现有结构，由于省却了四组辅助滑轮和摇杆摆臂机构，整体无外伸部件，结构简单紧凑，重量轻，有效解决目前天车补偿存在重量过大的问题。

附图说明

图1是本发明升沉补偿装置本体的前视结构示意图；

图2是本发明升沉补偿装置本体的侧视结构示意图；

图3是本发明升沉补偿装置本体的立体结构示意图。

图中，1.主滑轮导轨，2.导向滑轮导轨，3.辅助钢丝绳，4.浮动主滑轮总成，5.导向滑轮总成，6.钻井钢丝绳，7.天车梁，8.被动缸，9.主动缸，10.游车。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。