[發(fā)明專利]一種連續(xù)油管升沉補(bǔ)償裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110232637.X
• 申請日: 2011-08-15
• 公開（公告）號(hào): CN102305039A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 常健;周文會(huì);高杭;呂巖
• 申請（專利權(quán)）人: 四川宏華石油設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): E21B19/22
• 分類號(hào): E21B19/22
• 代理公司: 四川力久律師事務(wù)所 51221
• 代理人: 韓洋;王蕓

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可升沉浮體上牽引繩索的補(bǔ)償裝置，尤其是針對(duì)石油鉆井設(shè)備領(lǐng)域中，設(shè)置在海洋鉆井浮體上的連續(xù)油管升沉補(bǔ)償裝置。

背景技術(shù)

隨著海洋石油開采的快速發(fā)展和連續(xù)油管技術(shù)的日益成熟，目前已有越來越多的連續(xù)油管鉆機(jī)應(yīng)用與浮式鉆井平臺(tái)。浮式鉆井平臺(tái)在波浪的作用下產(chǎn)生周期性上下升沉運(yùn)動(dòng)，浮式鉆井平臺(tái)的升沉運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致整個(gè)鉆井系統(tǒng)隨之產(chǎn)生上下升沉運(yùn)動(dòng)，這種周期性升沉運(yùn)動(dòng)帶來的加速度增加了連續(xù)油管上所受的張力，如果連續(xù)油管工作在其極限許用應(yīng)力附近，可能會(huì)導(dǎo)致連續(xù)油管的張力超出其許用應(yīng)力，從而引起連續(xù)油管的破壞。

此外，這種周期性升沉運(yùn)動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致鉆壓的不穩(wěn)定，從而不利于鉆進(jìn)，甚至損壞鉆具，因此，必須在海洋平臺(tái)用連續(xù)油管鉆井系統(tǒng)上增加升沉補(bǔ)償裝置，抵消升沉運(yùn)動(dòng)帶來的加速度，防止連續(xù)油管的破壞。

申請?zhí)枮椋?00910203462.2、申請日為：2009年5月21日的發(fā)明專利《具有主動(dòng)起伏補(bǔ)償?shù)钠鹬貦C(jī)控制系統(tǒng)》公開了一種具有主動(dòng)起伏補(bǔ)償?shù)钠鹬貦C(jī)控制系統(tǒng)，用于設(shè)置在浮動(dòng)體上的起重機(jī)，所述起重機(jī)包括用于提升懸掛在繩索上的載荷的升降裝置，所述起重機(jī)控制系統(tǒng)具有：測量裝置，所述測量裝置根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)確定當(dāng)前起伏運(yùn)動(dòng)；預(yù)測裝置，所述預(yù)測裝置參考所確定的當(dāng)前起伏運(yùn)動(dòng)并參考起伏運(yùn)動(dòng)模型來預(yù)測載荷懸點(diǎn)的未來運(yùn)動(dòng)；以及載荷路徑控制，所述載荷路徑控制基于所頂測的載荷懸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)而致動(dòng)所述起重機(jī)的升降裝置、由此至少部分地補(bǔ)償載荷由海浪引起的運(yùn)動(dòng)。通過預(yù)測裝置，基于所確定的當(dāng)前起伏運(yùn)動(dòng)和起伏運(yùn)動(dòng)模型而可以考慮載荷懸點(diǎn)的未來運(yùn)動(dòng)，從而當(dāng)致動(dòng)升降裝置時(shí)，載荷懸點(diǎn)的這種運(yùn)動(dòng)通過繩索長度的變化而得到補(bǔ)償，并且載荷沿著預(yù)期路徑移行。但其仍存在以下不足之處：起重機(jī)控制系統(tǒng)在進(jìn)行主動(dòng)起伏補(bǔ)償時(shí)，位于繩索卷筒與載荷懸點(diǎn)之間的繩索段在升降裝置的牽引下往復(fù)卷放，易對(duì)繩索造成疲勞損傷；同時(shí)，在卷放過程中繩索所受的張力大大增加，繩索易因所受張力極易超出其許用應(yīng)力，對(duì)繩索造成破壞。尤其在石油開采領(lǐng)域中，連續(xù)油管鉆機(jī)上所采用的油管的強(qiáng)度較低，極易因循環(huán)應(yīng)力及應(yīng)力過大造成應(yīng)力疲勞或損壞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種在主動(dòng)起伏補(bǔ)償時(shí)，連續(xù)油管完全通過在連續(xù)油管卷筒上往復(fù)卷放、且在補(bǔ)償過程中，連續(xù)油管所受的張力更加均勻的升沉補(bǔ)償裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種連續(xù)油管升沉補(bǔ)償裝置，包括設(shè)置在浮體上的油管卷筒，及用于提升懸掛在油管上的載荷的升降裝置，所述油管卷筒與載荷之間設(shè)置有載荷懸點(diǎn)，所述載荷懸點(diǎn)用以將從油管卷筒上導(dǎo)出的油管導(dǎo)向至載荷所需的牽引方向，所述升降裝置連接有測量裝置，所述測量裝置用以確定當(dāng)前起伏運(yùn)動(dòng)，所述測量裝置與中央控制器相連，所述浮體上設(shè)置有導(dǎo)管機(jī)構(gòu)，所述導(dǎo)管機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié)油管卷筒與載荷懸點(diǎn)之間油管的長度。

所述導(dǎo)管機(jī)構(gòu)包括懸臂和導(dǎo)管器，所述懸臂一端與浮體鉸接，所述導(dǎo)管器設(shè)置在懸臂的自由端，所述懸臂與浮體間設(shè)置有導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸。采用這樣的結(jié)構(gòu)，通過懸臂與浮體鉸接，在導(dǎo)向機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸的驅(qū)動(dòng)下，位于懸臂自由端的導(dǎo)管器隨懸臂擺動(dòng)，使得導(dǎo)管器可與油管接觸，并可推動(dòng)油管，調(diào)節(jié)位于油管卷筒與載荷懸點(diǎn)之間的油管段的長度。其中，導(dǎo)管器可以是鉸接在懸臂自由端的滑輪。

所述油管上設(shè)置有注入頭，所述浮體上設(shè)置有注入頭導(dǎo)向架，所述浮體與注入頭間設(shè)置有注入頭調(diào)整油缸，所述注入頭可在注入頭導(dǎo)向架沿豎直方向相對(duì)移動(dòng)。采用這樣的結(jié)構(gòu)，以注入頭為載荷懸點(diǎn)，油管通過注入頭實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向至載荷所需的牽引方向，并在注入頭導(dǎo)向架與注入頭相配合下，實(shí)現(xiàn)沿豎直方向的相對(duì)移動(dòng)。

所述懸臂與油管卷筒同軸鉸接。采用這樣的結(jié)構(gòu)，可以使導(dǎo)管機(jī)構(gòu)在調(diào)節(jié)位于油管卷筒與載荷懸點(diǎn)之間的油管段的長度時(shí)，導(dǎo)管機(jī)構(gòu)向油管施加的推力的增幅固定，進(jìn)一步增加油管的耐用性。

所述測量裝置為加速度傳感器。采用這樣的結(jié)構(gòu)，根據(jù)加速度傳感器所測得的船體升沉信息，反饋給中央處理器處理并進(jìn)行補(bǔ)償。

所述導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸與比例換向閥相連，所述比例換向閥接有油箱，所述比例換向閥的控制端與中央控制器相連。采用這樣的結(jié)構(gòu)，浮體的升沉信號(hào)經(jīng)處理后通過第一電磁換向閥驅(qū)動(dòng)導(dǎo)管機(jī)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)浮體下降時(shí)，油管卷筒與載荷間的油管長度增加，為了保持油管所受張力及其在井下的油管長度基本穩(wěn)定，比例換向閥驅(qū)動(dòng)導(dǎo)管機(jī)構(gòu)推動(dòng)注入頭上升并牽引油管，使位于油管卷筒與載荷懸點(diǎn)之間的油管段的長度增加，平衡油管所受的張力及位于井下的油管長度；此時(shí)若不采用導(dǎo)向裝置對(duì)油管進(jìn)行補(bǔ)償，位于井下的油管因長度增加致使油管卷曲，極易與油管周圍的物體發(fā)生碰撞從而損壞油管；