天车升沉补偿装置摆臂长度优化设计

升沉补偿装置可补偿海上钻井平台因风、浪等外载影响产生的垂荡运动,减小钻柱底部位移或钻压的变化。天车升沉补偿装置是补偿精度较高的大载荷升沉补偿装置,其摆臂机构是实现补偿功能的关键结构。以摆臂机构关键设计参数为基础,建立了计算摆臂机构主承载部件载荷的数学模型,分析了摆臂机构关键设计参数在浮动天车运动全过程中对主承载部件载荷分配的影响,给出了内绕式天车升沉补偿装置优化设计方案。通过设计方案的改进,可提高材料利用率,减轻设备质量。     

180 t钻柱升沉补偿装置补偿功能试验研究

为了验证180 t主被动联合式钻柱升沉补偿装置的补偿性能是否满足设计要求,研制了采用逆向试验方法的补偿功能试验台。该试验台针对180 t钻柱升沉补偿装置的结构和功能特点,并对比正向和逆向试验方案对试验设备的需求以及对补偿精度测量的影响设计而成。反向模拟钻柱升沉补偿装置的使用工况,实现了180 t钻柱升沉补偿装置的补偿功能试验。该试验方案具有能耗低、结构简单和易于操作的特点,同时可用于开展具有主动补偿功能的天车型和游车型钻柱升沉补偿系统的补偿功能试验研究。试验数据与结果可为钻柱升沉补偿装置的现场应用提供参考。     

基于升沉预测的钻柱补偿装置仿真研究

为减小大洋钻探过程中井底钻压波动,提高钻柱补偿装置的补偿精度,开展了基于非水动力学船舶升沉预测方法的仿真研究.首先以船舶姿态传感器的升沉位移信号为输入,建立基于卡尔曼滤波的升沉预测模型,然后利用AMESim平台搭建450T死绳端钻柱补偿装置仿真模型,通过仿真的形式实现波浪信号的采集、处理和预测,再对引入升沉预测前、后的...     

浮式平台钻柱升沉补偿装置性能及适应性分析

以最大补偿载荷4 500 kN、补偿精度90%的钻柱升沉补偿装置为例,分析不同结构类型和工作原理钻柱升沉补偿装置的性能参数和优缺点,及其工程适应性。针对不同的作业需求,从作业效率、结构重心、钻台布局、作业成本、操作维护性等方面进行比较分析,为在深水钻机设计中选择钻柱升沉偿方案提供指导。     

60t钻柱升沉补偿装置的研制及应用

针对"海洋地质十号"勘察船钻探系统液压举升式门式井架的结构特点,开发了60 t钻柱升沉补偿装置。该装置采用了倒立油缸直驱技术、双阀组安全控制技术及任意位置悬停技术等多项创新技术。对60 t钻柱升沉补偿装置进行了补偿载荷和静载荷试验,试验结果表明相关设计参数达到了预定设计要求。作为国产首台套投入海洋实战作业的补偿装置,成功完成了在水深100 m、钻探取样深度150 m的作业任务,满足了用户的勘察钻探需求。60 t钻柱升沉补偿装置的成功研制及应用使我国拥有了具有自主知识产权的钻柱升沉补偿装置,推动了我国深水勘探开发用钻井平台关键设备的国产化进程。     

浮式钻井平台主动式钻柱升沉补偿装置设计

针对海浪升沉运动对钻柱和钻压的影响,设计了一种海洋浮式钻井平台主动式钻柱升沉补偿装置,其以电液比例方向阀和变量泵为控制对象,实现了对液压缸活塞运动的实时控制,进而对海浪升沉造成的钻柱运动进行补偿。建立了主动式钻柱升沉补偿装置系统的数学模型,设计、搭建升沉补偿实验台实现了升沉运动和动态负载的实验模拟,并进行了阀控和泵控加阀控的主动升沉补偿实验。结果表明：主动阀控方案具有较好的补偿效果,但消耗能量较大;泵控加阀控方案能耗较低,但控制策略要求较高,补偿效果稍差。     

半主动式钻柱升沉补偿系统补偿机理分析

运用达朗伯原理,结合钻柱的运动规律,分别建立了并联和串联2种形式的半主动式钻柱升沉补偿装置力学模型,分析比较这2种半主动式升沉补偿装置的补偿机理。结果表明,在半主动式升沉补偿系统中,被动补偿部分所起的作用是支撑钻柱的大部分质量,主动补偿部分只是用来补偿各种力的变化量;由于并联式结构比串联式结构的执行原件多,所以其液压系统相对复杂,但当船体升沉位移较大和深海钻进所需的补偿负载较大时,并联式结构又优于串联式结构;在正常钻进工况下,当控制目标为控制井底钻压不变时,并联式钻柱升沉补偿系统只能通过控制补偿系统的输出力恒定来达到控制目标,而串联式结构则可以通过控制补偿系统的输出压力或输出力恒定来达到控制目标。     

浮式钻井钻柱升沉补偿概述

分析了各种浮式钻井钻柱升沉补偿装置的原理、优缺点和应用情况,简述了国内外对海洋平台升沉补偿系统的研究现状,并结合我国现有资源和技术对发展深水钻井关键设备的前景提出了展望。     

被动式钻柱升沉补偿装置气液控制系统的原理

重点介绍了一种被动式钻柱升沉补偿装置的组成、工作原理、操作、气液控制系统原理等。该装置采用气-液控制技术,可实现系统工作压力调节、液压锁紧、机械锁紧、储能器关闭等功能,利用该装置可有效地解决浮式钻井平台作业过程中波浪对钻井设备竖直方向的位置扰动问题,保障了正常的生产。     

主被动结合型钻柱升沉补偿装置

介绍了一种主被动结合型钻柱升沉补偿装置,重点对其主动补偿部分的系统构成、工作原理、操作及控制原理进行了阐述。该系统通过对船体升沉及油缸位移的监测,利用PLC控制伺服阀的开口大小和流向,分别给主动补偿油缸的上下腔体供油,提供合适的附加力,从而提高升沉补偿的精度。该装置既可在被动模式下作为被动补偿器单独使用,也可主被动结合使用,在减小能耗的基础上提高补偿精度,适用的海况范围更广。     

长行程管柱补偿器的研制与应用

现有的管柱补偿器存在下井过程中受到尾管重力的影响提前启动、补偿距离短、不能全程传递转矩等问题。研制了长行程管柱补偿器。该管柱补偿器主要由启动部分、补偿密封部分组成。采用液压开启,根据管柱的伸长或缩短量自动补偿; 启动保护结构有效解决了提前启动的难题; 通过改进补偿密封机构,增大了补偿距离; 设计滑块机构,全程传递转矩。现场应用情况表明,该管柱补偿器成功率达100%,有效减少管柱蠕动,延长封隔器等井下工具使用寿命,减少作业工作量。     

深井钻柱临界转速的计算方法

深井钻井中，转速对钻速的影响非常明显，当转速达到某一值时，就会引起钻柱共振，导致钻速降低。在对钻井钻柱进行力学分析的基础上，建立深井钻柱临界转速的计算模型ｎｃ＝３０Ｐ／。通过某油田Ｘ地区的实际数据计算，表明该地区的转速可再提高１５转／分左右。     

浮式波浪补偿装置研究及发展建议

浮式波浪补偿装置主要用于补偿海浪作用引起的船舶升沉运动以及水下洋流引起的升沉运动对负载的影响,消除升沉运动负载的载荷波动、 位移和速度变化.为了减轻波浪升沉运动对海洋作业船的影响,确保海洋平台作业安全,在分析国内外不同类型浮式波浪补偿装置研究现状的基础上,总结了系统总体设计和分析技术、 阀控(泵控)自动恒张力技术、 隔...     

钻井管柱自动输送装置的研制与应用

为有效解决目前我国石油钻井现场在钻杆、钻铤及套管等钻井管柱上、下钻台作业过程中存在的钻工劳动强度大、危险系数高及效率低等问题,成功研制出钻井管柱自动输送装置。该装置采用成对抓取机械手与双摇杆起升结构实现对钻井管柱的自动抓取与输送。钻井现场试验结果表明,该装置可在手动与无线遥控2种操作模式下,成功实现钻井管柱在地面与钻台面之间的自动、安全、高效、往复输送,从而取代钻工完成起、下钻井管柱的高强度作业,提高作业效率。     

流体作用下钻柱运动状态试验研究

考虑钻柱在井口、井底的位移边界条件和力边界条件,建立了直井内钻柱与钻井液耦合动力学试验装置,进行了不同激振频率、不同轴向激振力、不同排量条件下的杆柱振动试验和不同轴向激振力、不同转速、不同排量条件下的杆柱旋转试验。试验结果表明,激振频率、转速和循环流体是影响钻柱运动状态的主要因素。在空气介质的情况下,随着激振频率的增加,杆柱的横向位移基本保持不变,轴向激振力、轴向加速度有显著增加;在循环流体作用下会减小轴向激振力、轴向加速度的增长趋势。在空气介质的情况下,随着转速的增加,轴向激振力变化不大,而钻柱的横向位移、杆柱轴向加速度均呈现出增加的趋势;但在循环流体的作用下,轴向激振力、振幅及钻柱的加速度振幅都降低,加速度振幅也显著降低。可见,流体循环可明显改善杆柱振动。