CN112276960A - 一种自升式钻井平台就位辅助定位预警装置 - Google Patents

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卢中原
孙旭彤
郭家
郭娜
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Abstract

本发明公开了一种自升式钻井平台就位辅助定位预警装置，该装置包括支撑桩、驱动电机、驱动齿轮、从动齿轮、中心轴、伸缩臂和机械手，在自升式钻井平台处于就位方案设设计位置时，通过控制***实现对伸缩臂的转动、伸缩以及机械手张合的控制，待液压钳状抓手与生产平台桩腿啮合后，开启压力传感器，升船过程中，不管是自升式钻井平台前滑还是后滑，在液压钳状抓手受力包括拉力和推力超过设定极限预警值时，控制机械手实现脱手，预警提示传至自升式钻井平台中控室，操作人员停止升船，实现了自升式钻井平台和生产平台安全距离的精准把控，避免了二者碰撞的情况，保证了海上大型设施的安全。

Description

一种自升式钻井平台就位辅助定位预警装置
技术领域
本发明属于海上自升式钻井平台就位技术领域，具体来说涉及一种自升式钻井平台就位辅助定位预警装置。
背景技术
中国近海80％以上的油田开发都是通过自升式钻井平台完成的，自升式钻井平台通过初就位和精就位，实现与生产平台对接，然后推出悬臂梁进行钻井作业。在就位过程中，通过绞锚和放锚来实现自升式钻井平台向生产平台靠拢，在自升式钻井平台目标点和生产平台测量点相距1～2米时，是最难以控制的阶段，由于全站仪数据传输、监测人员沟通和自升式钻井平台的惯性，使得自升式钻井平台不能在极限安全距离前及时制动，导致其与生产平台发生碰撞，影响海上大型设施安全。目前主要是通过定位公司提供的定位仪器如全站仪进行安全距离把控，必要时需要人工进行监测。无论是哪种方式，都出现了因为预警不及时造成一些就位复杂情况的发生。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自升式钻井平台就位辅助定位预警装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种自升式钻井平台就位辅助定位预警装置，包括支撑桩、驱动电机、驱动齿轮、从动齿轮、中心轴、伸缩臂和机械手；
所述支撑桩上设置有可转动的中心轴，中心轴底部设置有从动齿轮，所述支撑桩一侧设置有驱动电机，驱动电机的输出轴连接驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述从动齿轮相啮合，通过驱动电机的驱动齿轮转动，带动从动齿轮转动，随着控制中心轴转动；
所述中心轴侧面设置有伸缩臂，伸缩臂的末端设置有机械手；
所述机械手包括基座、固定爪、活动爪、连接杆、液压伸缩杆和压力传感器，所述基座连接伸缩臂，其一端安装有固定爪和活动爪，所述固定爪为固定设置，所述活动爪可沿转轴转动，所述活动爪一侧设置连接杆，在所述连接杆的顶端与基座之间设置液压伸缩杆，通过液压伸缩杆的伸缩带动连接杆、活动爪沿转轴转动，从而实现机械手的开合；
所述固定爪和活动爪的内侧均布有若干数量的压力传感器。
在上述技术方案中，所述中心轴上设置有角度仪，用于测量伸缩臂转动的角度。
在上述技术方案中，所述压力传感器的数量为4-8个，一半数量的压力传感器设置在固定爪的内侧面，另一半数量的压力传感器设置在活动爪的内侧面，各压力传感器之间为等距分布。
在上述技术方案中，所述辅助定位预警装置还包括控制***，控制***采集角度仪、压力传感器的角度、压力数据，并实时反馈，并且控制***可控制驱动电机、伸缩臂以及机械手上的液压伸缩杆，实现伸缩臂的转动、伸缩以及机械手的张合。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在自升式钻井平台处于就位方案设设计位置时，通过控制***实现对伸缩臂的转动、伸缩以及机械手张合的控制，待液压钳状抓手与生产平台桩腿啮合后，开启压力传感器，升船过程中，不管是自升式钻井平台前滑还是后滑，在液压钳状抓手受力包括拉力和推力超过设定极限预警值时，控制机械手实现脱手，预警提示传至自升式钻井平台中控室，操作人员停止升船，实现了自升式钻井平台和生产平台安全距离的精准把控，避免了二者碰撞的情况，保证了海上大型设施的安全。
附图说明
图1为本发明侧视结构示意图。
图2为本发明俯视结构示意图。
图3为本发明中机械手机构示意图。
图4为本发明中定位预警装置在作业时，自升式钻井平台与生产平台的相对位置示意图。
其中：1为支撑桩，2-1为驱动电机，2-2为驱动齿轮，3为从动齿轮，4为中心轴，5为伸缩臂，6为机械手，6-1为固定爪，6-2为活动爪，6-3为连接杆，6-4为液压伸缩杆，6-5为基座，6-6为压力传感器，7为自升式钻井平台，8为生产平台，9为桩腿。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例
如图1至图3所示，一种自升式钻井平台就位辅助定位预警装置，包括支撑桩1、驱动电机2-1、驱动齿轮2-2、从动齿轮3、中心轴4、伸缩臂5和机械手6；
所述支撑桩1上设置有可转动的中心轴4，中心轴4底部设置有从动齿轮3，所述支撑桩1一侧设置有驱动电机2-1，驱动电机2-1的输出轴连接驱动齿轮2-2，所述驱动齿轮2-2与所述从动齿轮3相啮合，通过驱动电机2-1的驱动齿轮2-2转动，带动从动齿轮3转动，随着控制中心轴4转动；
所述中心轴4侧面设置有伸缩臂5，伸缩臂5的末端设置有机械手6；
所述机械手6包括基座6-5、固定爪6-1、活动爪6-2、连接杆6-3、液压伸缩杆6-4和压力传感器6-6，所述基座6-5连接伸缩臂5，其一端安装有固定爪6-1和活动爪6-2，所述固定爪6-1为固定设置，所述活动爪6-2可沿转轴转动，所述活动爪6-2一侧设置连接杆6-3，在所述连接杆6-3的顶端与基座6-5之间设置液压伸缩杆6-4，通过液压伸缩杆6-4的伸缩带动连接杆6-3、活动爪6-2沿转轴转动，从而实现机械手6的开合；
所述固定爪6-1和活动爪6-2的内侧均布有压力传感器6-6。所述压力传感器6-6的数量为4个，其中2个压力传感器设置在固定爪的内侧面，另外2个压力传感器设置在活动爪的内侧面，各压力传感器之间为等距分布，用于采集机械手6与桩腿9之间在各个方向上的压力。
所述中心轴4上设置有角度仪，用于测量伸缩臂5转动的角度。
所述辅助定位预警装置还包括控制***，控制***采集角度仪、压力传感器6-6的角度、压力数据，并实时反馈，并且控制***可控制驱动电机2-1、伸缩臂5以及机械手上的液压伸缩杆6-4，实现伸缩臂的转动、伸缩以及机械手的张合。
工作原理：
如图4所示，上述一种自升式钻井平台就位辅助定位预警装置安装在自升式钻井平台7的端部(头部或尾部)，当自升式钻井平台7与生产平台8进行对接时，通过驱动电机2-1驱动中心轴4转动，调整伸缩臂5的角度，使伸缩臂5对准要抓握的生产平台8的桩腿9，通过液压伸缩杆6-4控制机械手6抓住桩腿9，形成自升式钻井平台7与生产平台8之间的“桥梁”。当自升式钻井平台7的升船过程中，采集机械手6上压力传感器6-6上的压力数据，在外拉力或者内压力超过允许安全值时，通过液压伸缩杆6-4进行脱手。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种自升式钻井平台就位辅助定位预警装置，其特征在于：包括支撑桩、驱动电机、驱动齿轮、从动齿轮、中心轴、伸缩臂和机械手；
所述支撑桩上设置有可转动的中心轴，中心轴底部设置有从动齿轮，所述支撑桩一侧设置有驱动电机，驱动电机的输出轴连接驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述从动齿轮相啮合；
所述中心轴侧面设置有伸缩臂，伸缩臂的末端设置有机械手；
所述机械手包括基座、固定爪、活动爪、连接杆、液压伸缩杆和压力传感器，所述基座连接伸缩臂，其一端安装有固定爪和活动爪，所述固定爪为固定设置，所述活动爪可沿转轴转动，所述活动爪一侧设置连接杆，在所述连接杆的顶端与基座之间设置液压伸缩杆，通过液压伸缩杆的伸缩带动连接杆、活动爪沿转轴转动，从而实现机械手的开合；
所述固定爪和活动爪的内侧均布有若干数量的压力传感器。
2.根据权利要求1所述的一种自升式钻井平台就位辅助定位预警装置，其特征在于：所述中心轴上设置有角度仪，用于测量伸缩臂转动的角度。
3.根据权利要求1所述的一种自升式钻井平台就位辅助定位预警装置，其特征在于：所述压力传感器的数量为4-8个，一半数量的压力传感器设置在固定爪的内侧面，另一半数量的压力传感器设置在活动爪的内侧面，各压力传感器之间为等距分布。
4.根据权利要求1所述的一种自升式钻井平台就位辅助定位预警装置，其特征在于：所述辅助定位预警装置还包括控制***，控制***采集角度仪、压力传感器的角度、压力数据，并实时反馈，并且控制***可控制驱动电机、伸缩臂以及机械手上的液压伸缩杆，实现伸缩臂的转动、伸缩以及机械手的张合。
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