CN103939033A - 海洋钻机液压波浪补偿装置 - Google Patents

Abstract

一种海洋钻机液压波浪补偿装置，它包括固定安装在钻探船上的钻塔和安装在钻塔顶端的塔顶滑轮、钢丝绳和液压波浪补偿机构。所述液压波浪补偿机构包括油缸固定轮、油缸、油缸活动轮、密封储油器和油管，所述油缸固定轮固定安装在钻探船上，所述油缸包括缸体和活塞杆，所述密封储油器下端装有液压油，上端装有压缩气体，密封储油器中的液压油通过油管与缸体内腔中的液压油连通，所述钢丝绳一端连接在钻头部件上，另一端依次绕过塔顶滑轮、油缸固定轮和油缸活动轮后固定在钻探船上。可对钻头部件的平衡进行快速准确快捷地补偿，且结构简单，补偿稳定可靠，不受钻探船晃动的影响，无安全隐患。

Description

海洋钻机液压波浪补偿装置

技术领域

本发明涉及地质勘探机械领域，特别是一种海洋钻机液压波浪补偿装置。

背景技术

海洋钻探作业环境远比陆地钻探环境复杂，海浪起伏造成钻探船的上浮和下沉就是影响海洋钻探质量的重要因素之一。为消除海浪起伏对海洋钻探的影响，钻探船上均设有波浪补偿装置，图1为一种现有的海洋钻机波浪补偿装置的结构示意图，它包括钻塔1、钢丝绳2、塔顶滑轮3、配重块4及套管5，钻塔1及套管5固定安装在钻探船6上，塔顶滑轮3安装在钻塔1的顶端，钢丝绳2一端与钻头部件7连接，另一端绕过塔顶滑轮3后与配重块4连接，配重块4被放置在套管5中，可沿套管5管管壁上下移动。其工作原理是：当钻探船6因海浪影响而下沉时，钻塔1及塔顶滑轮3也随之向下运动，此时钢丝绳2被放松，配重块4在重力作用下牵着钢丝绳2沿套管5管壁向下运动，直至钢丝绳2绷直；当钻探船7因海浪影响而上浮时，钻塔1及塔顶滑轮3也随之向上运动，由于钻头部件6的重量大于配重块4的重量，此时配重块4在钢丝绳2的牵引下沿套管5管管壁向上运动。这样就保证了钻头部件6在海浪起伏的环境下始终处于同一高度。

但这种结构的海洋钻机波浪补偿装置存在以下不足之处：

1、在钻探船上浮和下沉的过程中，受船体晃动影响，配重块和套管难免存在摩擦和碰撞，这就造成了配重块对钻头部件的平衡补偿反应迟缓：在配重块套管内壁光滑无损伤的情况下，配重块收绳或放绳的反应时间可低于0.1秒，基本能够达到平衡效果，但因为配重块和配重块套管存在着的摩擦与碰撞让配重块套管内壁变得不光滑时，配重块收绳或放绳的反应时间普遍超过0.3秒，平衡补偿反应甚至不准确，严重时配重块可能卡在套管中，引发安全事故，难以满足海洋钻探要求。

2、配重块必须放入固定在钻探船上的套管中，以防配重块横向摆动或脱落而伤人，波浪补偿装置中配重块总重约为钻头部件重量的85%左右，如钻头部件重量为2000kg，配重块总重应控制在1700kg左右；单块配重块的重量约为60-80kg，配重块套管高3-5m，配重块只能从配重块套管的下面放入，每放入一块时，必须将先前放入的配重块撬起来，给现在需要放入的配重块留下足够的塞入空间，安装和取出带来一定不便。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种海洋钻机液压波浪补偿装置，它对钻头部件的平衡补偿反应快速精准，不受环境干扰，无安全隐患。

本发明的技术方案是：一种海洋钻机液压波浪补偿装置，包括固定安装在钻探船上的钻塔、安装在钻塔顶端的塔顶滑轮、钢丝绳和液压波浪补偿机构，液压波浪补偿机构包括油缸固定轮、油缸、油缸活动轮、密封储油器和油管，油缸固定轮固定安装在钻探船上，油缸包括缸体和活塞杆，缸体固定在油缸固定轮上，活塞杆的末端与油缸活动轮的轮轴相连接，密封储油器下端有液压油，上端有压缩气体，密封储油器下端的液压油通过油管与缸体内的液压油连通，钢丝绳一端连接在钻头部件上，另一端依次绕过塔顶滑轮、油缸固定轮和油缸活动轮后固定在钻探船上。

本发明与现有技术相比，具有如下特点：

1、本发明只需要控制液压油让油缸形成的张力约为钻头部件重量的85%左右，如钻头部件重量为2000kg，只需要控制液压油让油缸形成约1700kg（约合16660N）的张力，若油缸内径为150mm（即半径为0.075m），则液压油的压强控制为16660N/(3.14×0.075m×0.075m)≈0.94MPa，即可对钻头部件的平衡进行快速准确快捷地补偿，海洋钻机液压波浪补偿装置中蓄能器上端的压力气体可充可放，即液压油的压强调节相当方便，结构简单，补偿稳定可靠，不受钻探船晃动的影响，无安全隐患。

2、无需放入和取出配重块，安装简便。

3、为平衡波浪给钻探船带来的影响，海洋钻机液压波浪补偿装置利用的油缸上端的油缸活动轮的上下运动来收绳和放绳，油缸是一种可持久性使用零部件，反应灵活，其收绳或放绳的反应时间低于0.1秒，能够很好地满足海洋钻探的要求。

以下结合图和实施例对本发明的详细结构作进一步描述。

附图说明

图1为现有海洋钻机波浪补偿装置的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图2所示：一种海洋钻机液压波浪补偿装置，包括固定安装在钻探船8上的钻塔9、安装在钻塔9顶端的塔顶滑轮10、钢丝绳11和液压波浪补偿机构，所述液压波浪补偿机构包括油缸固定轮12、油缸13、油缸活动轮14、密封储油器15和油管16，油缸固定轮12通过支架17固定安装在钻探船8上，油缸13包括缸体13-1和活塞杆13-2，缸体13-1焊接固定在油缸固定轮12上，活塞杆13-2的末端与油缸活动轮14的轮轴相连接，密封储油器15下端有液压油，上端有压缩气体，密封储油器15下端的液压油通过油管16与缸体13-1内的液压油连通，所述钢丝绳11一端连接在钻头部件18上，另一端依次绕过塔顶滑轮10、油缸固定12轮和油缸活动轮14后固定在钻探船8上。 

本发明的工作原理是：当钻探船8受海浪影响而下沉时，钻塔9及塔顶滑轮10也随之向下运动，钢丝绳11被放松，由于密封储油器15中的液压油通过油管16与缸体13-1内腔中的液压油连通，密封储油器15中的压缩气体将液压油压入缸体13-1中，活塞杆13-2带动油缸活动轮14向上运动，直至拉紧钢丝绳11；当钻探船8受海浪影响而上浮时，钻塔9及塔顶滑轮10也随之向上运动，钢丝绳11被拉紧，由于钻头部件18的重量大于密封储油器15中的压缩气体作用于液压油液面的压强，活塞杆13-2克服密封储油器15中的压缩气体的压力而向下运动，将液压油压入密封储油器15中。这样，就保证了钻头部件18在海浪起伏的环境下始终处于同一高度。

Claims (1)

1.一种海洋钻机液压波浪补偿装置，包括固定安装在钻探船上的钻塔、安装在钻塔顶端的塔顶滑轮、钢丝绳和液压波浪补偿机构，其特征是：液压波浪补偿机构包括油缸固定轮、油缸、油缸活动轮、密封储油器和油管，油缸固定轮固定安装在钻探船上，油缸包括缸体和活塞杆，缸体固定在油缸固定轮上，活塞杆的末端与油缸活动轮的轮轴相连接，密封储油器下端有液压油，上端有压缩气体，密封储油器下端的液压油通过油管与缸体内的液压油连通，钢丝绳一端连接在钻头部件上，另一端依次绕过塔顶滑轮、油缸固定轮和油缸活动轮后固定在钻探船上。