[发明专利]钻柱升沉补偿系统的补偿功能逆向试验装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种钻柱升沉补偿系统的补偿功能逆向试验装置，包括底座、固定安装在底座上的架体及安装在架体顶部的天车，天车下方设置有游车，游车通过钢丝绳与天车缠绕组成动定滑轮组，钢丝绳的两端绕过天车后分别缠绕有卷扬机和固定连接有死绳固定器，游车下端悬挂有升沉补偿系统本体，升沉补偿系统本体下端连接有模拟负载，升沉补偿系统本体还连接有液气系统；还包括与液气系统连接的控制器，升沉补偿系统本体上还设置有与控制器连接的位移传感器，控制器还连接有运动模拟器。解决了现有技术中存在的钻柱升沉补偿系统研制过程中需用大型试验平台模拟升沉运动实现其补偿功能试验的问题。本发明还公开了上述钻柱升沉补偿系统的补偿功能逆向试验装置的控制方法。

技术领域

本发明属于海洋钻井装置技术领域，涉及一种钻柱升沉补偿系统的补偿功能逆向试验装置，本发明还涉及上述钻柱升沉补偿系统的补偿功能逆向试验装置的控制方法。

背景技术

随着油气资源开采转向海洋领域，海洋钻井工程得到越来越广泛的发展，并不断向深海发展。在波浪作用下，半潜式钻井平台、浮式钻井平台和浮式钻井船产生上下升沉运动，这种随波浪周期性上下升沉运动将引起钻杆柱的上下运动，直接影响井底钻压变化、钻井安全及钻井平台的安全。钻柱升沉补偿系统作为特殊的运动补偿装置，可有效的减少上述影响，是深海钻探必不可少的设备。钻柱升沉补偿系统研制过程中补偿功能试验是其研制过程中必不可少的试验项目，不仅是对其设计准确性的验证，更是对其使用安全提供保障，但在工厂用大型试验平台实现模拟升沉运动非常困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种钻柱升沉补偿系统的补偿功能逆向试验装置，解决了现有技术中存在的钻柱升沉补偿系统研制过程中需用大型试验平台模拟升沉运动实现其补偿功能试验的问题。

本发明的另一目的是提供了上述钻柱升沉补偿系统的补偿功能逆向试验装置的控制方法。

本发明所采用的第一种技术方案是，钻柱升沉补偿系统的补偿功能逆向试验装置，包括有底座、固定安装在底座上的架体以及安装在架体顶部的天车，天车下方设置有游车，游车通过钢丝绳与天车缠绕组成动定滑轮组，底座的两侧还对应分别固定有卷扬机和死绳固定器，钢丝绳的两端绕过天车后分别缠绕在卷扬机上和固定在死绳固定器上，游车下端悬挂有升沉补偿系统本体，升沉补偿系统本体下端连接有模拟负载，升沉补偿系统本体还连接有液气系统；

升沉补偿系统本体上还设置有位移传感器，位移传感器通过电缆连接有控制器，液气系统通过电缆连接控制器，控制器还通过电缆连接有运动模拟器。

本发明第一种技术方案的特征还在于，

升沉补偿系统本体包括有悬挂在游车下端的上支撑架，上支撑架的中心位置对应的正下方设置有下支撑架，模拟负载连接在下支撑架下端，上支撑架的左右两侧呈对称固接有被动补偿液缸的缸体，两个被动补偿液缸远离上支撑架中心的一侧均设置有主动补偿液缸，两个主动补偿液缸的缸体在上支撑架上呈对称固接，被动补偿液缸活塞杆顶部固接有链轮支座，链轮支座上可转动连接有链轮，链轮上缠绕有链条，链条一端固接在上支撑架上，链条的另一端固接在下支撑架上，主动补偿液缸的活塞杆顶部与其位于上支撑架同侧的被动补偿液缸活塞杆顶部的链轮支座固接，被动补偿液缸内置被动补偿液缸位移传感器，主动补偿液缸内置主动补偿液缸位移传感器，被动补偿液缸位移传感器和主动补偿液缸位移传感器均通过电缆连接控制器，被动补偿液缸和主动补偿液缸的塞腔油口均连接液气系统。

液气系统包括油箱Ⅰ和电磁比例阀，电磁比例阀设置有两个供油口、一个进油口和一个回油口，电磁比例阀的一个供油口分别连接两个主动补偿液压缸的塞腔油口，另一个供油口分别连接两个主动补偿液压缸的杆腔油口，电磁比例阀的进油口连接有变量泵的出油口，变量泵的进油口及电磁比例阀的回油口还连接油箱Ⅰ，电磁比例阀和变量泵还分别通过电缆连接控制器；