鉆柱液壓升沉補償系統(tǒng)設(shè)計研究.pdf

1、鉆柱升沉補償裝置是海洋鉆井的重要設(shè)備。海洋鉆井所采用的半潛式鉆井平臺和鉆井浮船在波浪的作用下將產(chǎn)生周期性的升沉運動，并使鉆柱上下往復(fù)運動引起井底鉆壓的變化，甚至使鉆頭脫離井底影響鉆進(jìn)的效率，降低鉆頭和鉆桿壽命，產(chǎn)生操作的安全隱患，在惡劣天氣下甚至導(dǎo)致無法鉆進(jìn)和被迫停工，造成了巨大的經(jīng)濟損失。為此浮式鉆井平臺必須對鉆柱升沉運動采取適當(dāng)?shù)难a償措施。 本文對目前使用的鉆柱升沉補償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理、補償效果及能耗進(jìn)行比較分析，在此基

2、礎(chǔ)上提出一種新型的鉆柱液壓升沉補償系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計、分析系統(tǒng)性能，以期在補償效果和能耗方面有所提高。 文中對目前使用的各種鉆柱升沉補償裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行了分析比較，包括游車與大鉤間裝設(shè)的升沉補償裝置、天車上裝設(shè)的升沉補償裝置、死繩上裝設(shè)的升沉補償裝置，發(fā)現(xiàn)游車與大鉤間裝設(shè)的升沉補償裝置，不需特制井架及天車，游動滑車及大鉤也均可采用標(biāo)準(zhǔn)通用者，減少了加工制造的復(fù)雜性，易于投入鉆井生產(chǎn)，因此最終確定新型鉆柱升沉補償系統(tǒng)

3、采用雙缸倒置的游車與大鉤間裝設(shè)的升沉補償裝置。 對被動式、主動式和半主動式游車與大鉤間裝設(shè)的升沉補償裝置性能進(jìn)行比較分析。建立三種系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和仿真模型，并利用AMESim系統(tǒng)仿真軟件對各系統(tǒng)進(jìn)行仿真計算，分析各自的性能，從補償效果和能耗方面對三種不同供能方式的系統(tǒng)進(jìn)行比較。計算表明半主動式系統(tǒng)的補償效果比被動式升沉補償系統(tǒng)好，能耗比主動式升沉補償系統(tǒng)小，因此確定在半主動式系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，研究進(jìn)一步改善補償效果和節(jié)能的方法。

4、 在前面分析比較的基礎(chǔ)上，提出新型鉆柱升沉補償系統(tǒng)的方案，采用補償缸有桿腔主動控制、無桿腔被動的形式簡化半主動式系統(tǒng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，并采用有桿腔泵控加閥控的形式，以期獲得較好的節(jié)能效果。對新型鉆柱升沉補償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計計算，研究整個系統(tǒng)的工作原理，在此基礎(chǔ)上建立該系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，利用AMESim仿真軟件對系統(tǒng)進(jìn)行仿真，和現(xiàn)有升沉補償系統(tǒng)的性能進(jìn)行比較，確定新型鉆柱升沉補償系統(tǒng)的可行性。 為了實際驗證系統(tǒng)的性能，本文