鉆柱液壓升沉補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、鉆柱升沉補(bǔ)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(tái)和鉆井浮船在波浪的作用下將產(chǎn)生周期性的升沉運(yùn)動(dòng)，并使鉆柱上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(jì)損失。為此浮式鉆井平臺(tái)必須對(duì)鉆柱升沉運(yùn)動(dòng)采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償措施。 本文對(duì)目前使用的鉆柱升沉補(bǔ)償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理、補(bǔ)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(bǔ)償系統(tǒng)，并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析系統(tǒng)性能，以期在補(bǔ)償效果和能耗方面有所提高。 文中對(duì)目前使用的各種鉆柱升沉補(bǔ)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(bǔ)償裝置、天車上裝設(shè)的升沉補(bǔ)償裝置、死繩上裝設(shè)的升沉補(bǔ)償裝置，發(fā)現(xiàn)游車與大鉤間裝設(shè)的升沉補(bǔ)償裝置，不需特制井架及天車，游動(dòng)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(bǔ)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(bǔ)償裝置。 對(duì)被動(dòng)式、主動(dòng)式和半主動(dòng)式游車與大鉤間裝設(shè)的升沉補(bǔ)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(duì)各系統(tǒng)進(jìn)行仿真計(jì)算，分析各自的性能，從補(bǔ)償效果和能耗方面對(duì)三種不同供能方式的系統(tǒng)進(jìn)行比較。計(jì)算表明半主動(dòng)式系統(tǒng)的補(bǔ)償效果比被動(dòng)式升沉補(bǔ)償系統(tǒng)好，能耗比主動(dòng)式升沉補(bǔ)償系統(tǒng)小，因此確定在半主動(dòng)式系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，研究進(jìn)一步改善補(bǔ)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(bǔ)償系統(tǒng)的方案，采用補(bǔ)償缸有桿腔主動(dòng)控制、無桿腔被動(dòng)的形式簡化半主動(dòng)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(duì)新型鉆柱升沉補(bǔ)償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，研究整個(gè)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，和現(xiàn)有升沉補(bǔ)償系統(tǒng)的性能進(jìn)行比較，確定新型鉆柱升沉補(bǔ)償系統(tǒng)的可行性。 為了實(shí)際驗(yàn)證系統(tǒng)的性能，本文