專利名稱：一種連續(xù)油管升沉補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型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(kāi)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(lái)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(lái)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(lái)的加速度，防止連續(xù)油管的破壞。申請(qǐng)?zhí)枮?00910203462. 2、申請(qǐng)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(kāi)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(cè)量裝置，所述測(cè)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(cè)裝置， 所述預(yù)測(cè)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(lái)預(yù)測(cè)載荷懸點(diǎn)的未來(lái)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(cè)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(guò)預(yù)測(cè)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(lái)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(guò)繩索長(zhǎng)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(guò)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(kāi)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(guò)大造成應(yīng)力疲勞或損壞。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型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(guò)在連續(xù)油管卷筒上往復(fù)卷放、且在補(bǔ)償過(guò)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，本實(shí)用新型采用的技術(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(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置用以確定當(dāng)前起伏運(yùn)動(dòng)，所述測(cè)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(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)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(cè)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(cè)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(guò)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(zhǎng)度增加，為了保持油管所受張力及其在井下的油管長(zhǎng)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(zhǎng)度增加，平衡油管所受的張力及位于井下的油管長(zhǎng)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(zhǎng)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；當(dāng)浮體上升降時(shí)，油管卷筒與載荷間的油管的長(zhǎng)度縮短，為了保持油管所受張力及其在井下的油管長(zhǎng)度基本穩(wěn)定，通過(guò)比例換向閥向閥保持或換向驅(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(zhǎng)度減小，平衡油管所受的張力及位于井下的油管長(zhǎng)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(zhǎng)度驟減，將鉆井頭的載荷提起，影響正常工作；同時(shí)，油管因受到拉力時(shí)發(fā)生拉伸形變， 當(dāng)拉力超過(guò)油管的許用應(yīng)力時(shí)，極易損壞油管乃至將油管拉斷。所述比例換向閥與導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸之間設(shè)置有雙向平衡閥，所述比例換向閥與油箱間設(shè)置有第一溢流閥，所述第一溢流閥與比例換向閥之間設(shè)置有第一液壓泵，所述第一溢流閥與比例換向閥之間設(shè)置有單向閥，所述第一液壓泵上設(shè)置有與中央控制器相連的第一電動(dòng)機(jī)。采用這樣的結(jié)構(gòu)，可以使補(bǔ)償過(guò)程更加平穩(wěn)，進(jìn)一步增加油管的壽命和耐用性。所述注入頭調(diào)整油缸與電磁換向閥相連，所述電磁換向閥接有油箱，所述電磁換向閥的控制端與中央控制器相連；所述注入頭調(diào)整油缸與比例電磁閥相連，所述比例電磁閥與油箱相連，所述比例電磁閥的控制端與中央控制器相連；采用這樣的結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步對(duì)注入頭與載荷之間段的油管進(jìn)行補(bǔ)償，使注入頭與載荷之間段的油管所受張力在小幅度范圍內(nèi)變化。所述比例電磁閥包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端和控制端，所述注入頭調(diào)整油缸的有桿腔與比例電磁閥的第二輸入端相連，所述注入頭調(diào)整油缸的無(wú)桿腔與比例電磁閥的第一輸出端相連，所述比例電磁閥的第一輸入端和第二輸出端均與油箱相連。采用這樣的結(jié)構(gòu)，可以使注入頭與載荷之間段的補(bǔ)償過(guò)程更加平穩(wěn)，進(jìn)一步增加油管的壽命和耐用性。所述注入頭調(diào)整油缸的無(wú)桿腔上連接有第一蓄能器組，所述注入頭調(diào)整油缸的有桿腔上連接有第二蓄能器組，所述第一蓄能器組和第二蓄能器組的控制端均與中央控制器連接。采用這樣的結(jié)構(gòu)，可以使注入頭與載荷之間段的補(bǔ)償過(guò)程更加平穩(wěn)，進(jìn)一步增加油管的壽命和耐用性，同時(shí)還能吸收高頻的壓力波動(dòng)。所述注入頭調(diào)整油缸的無(wú)桿腔上連接有第一壓力傳感器，所述注入頭調(diào)整油缸的有桿腔上連接有第二壓力傳感器，所述第一壓力傳感器和第二壓力傳感器均與中央控制器連接。采用這樣的結(jié)構(gòu)，可以使注入頭調(diào)整油缸的運(yùn)動(dòng)更加精確，使注入頭與載荷之間段的補(bǔ)償過(guò)程更加平穩(wěn)，進(jìn)一步增加油管的壽命和耐用性。所述注入頭調(diào)整油缸的無(wú)桿腔上連接有第一比例溢流閥，所述注入頭調(diào)整油缸的有桿腔上連接有第二比例溢流閥，所述第一比例溢流閥和第二比例溢流閥的控制端均與中央控制器連接。采用這樣的結(jié)構(gòu)，通過(guò)第一溢流閥及第二溢流閥對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)， 進(jìn)一步增加油管的使用壽命和耐用性。所述比例電磁閥的第一輸入端與油箱之間設(shè)置有第二液壓泵，所述第二液壓泵與第二電動(dòng)機(jī)相連，所述第二電動(dòng)機(jī)的控制端與中央控制器相連，所述比例電磁閥與第二液壓泵之間并聯(lián)有第二溢流閥，所述第二溢流閥與比例電磁閥之間設(shè)置有單向閥。采用這樣的結(jié)構(gòu)，液壓控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定。所述第一比例溢流閥和第二比例溢流閥上均并聯(lián)有單向閥。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是1、在升沉補(bǔ)償過(guò)程中減少采用直接轉(zhuǎn)動(dòng)油管卷筒的方式進(jìn)行補(bǔ)償，通過(guò)曲率半徑較大的導(dǎo)管機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，避免了油管在直接轉(zhuǎn)動(dòng)油管卷筒收放補(bǔ)償時(shí)油管反復(fù)折疊，從而增加了油管的使用壽命。2、相比于現(xiàn)有技術(shù)中僅通過(guò)油管卷筒對(duì)油管進(jìn)行直接收放，通過(guò)導(dǎo)管機(jī)構(gòu)對(duì)油管卷筒與載荷懸點(diǎn)之間油管段的長(zhǎng)度進(jìn)行預(yù)留及收放，在實(shí)現(xiàn)沉降補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，保持油管卷筒與載荷懸點(diǎn)之間油管段的張緊力恒定。3、當(dāng)波浪較小時(shí)，升沉補(bǔ)償?shù)姆容^小，可保持油管卷筒不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，直接通過(guò)導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)油管的長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，避免了油管在油管卷筒上往復(fù)折疊造成疲勞損壞； 當(dāng)波浪較大時(shí)，升沉補(bǔ)償?shù)姆容^大，僅通過(guò)導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)油管的長(zhǎng)度不足以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，此時(shí)，首先通過(guò)導(dǎo)管機(jī)構(gòu)進(jìn)行緩沖補(bǔ)償，在緩沖補(bǔ)償后油管帶動(dòng)油管卷筒旋轉(zhuǎn)進(jìn)一步補(bǔ)償，可避免升沉?xí)r的沖擊直接作用在油管上。

本實(shí)用新型將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中圖1是本實(shí)用新型連續(xù)油管升沉補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型連續(xù)油管升沉補(bǔ)償裝置進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型連續(xù)油管升沉補(bǔ)償裝置的側(cè)視圖；[0029]圖4是本實(shí)用新型連續(xù)油管升沉補(bǔ)償裝置的液壓系統(tǒng)示意圖；圖5是本實(shí)用新型連續(xù)油管升沉補(bǔ)償裝置的控制簡(jiǎn)圖。其中油管卷筒-1 ；油管-2 ；導(dǎo)管器-3 ；導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸-4 ；浮體-5 ；注入頭導(dǎo)向架-6 ；注入頭-7 ；注入頭調(diào)整油缸-8 ；懸臂-9 ；測(cè)量裝置-10 ；中央控制器-11 ；第一電動(dòng)機(jī)-21 ；第一液壓泵-22 ；油箱-23 ；第一溢流閥-24 ；單向閥-25 ；比例換向閥-26 ；雙向平衡閥-27 ；第二電動(dòng)機(jī)-28 ；第二液壓泵-29 ；第一壓力傳感器-301 ；第二壓力傳感器-302 ；電磁換向閥-31 ；第一蓄能器組-321 ；第二蓄能器組-322 ；第二溢流閥-33 ；比例電磁閥-34 ； 第一比例溢流閥-351 ；第二比例溢流閥-352 ；導(dǎo)管機(jī)構(gòu)-36。
具體實(shí)施方式
本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說(shuō)明書(shū)(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。如圖1至圖5所示，本實(shí)用新型連續(xù)油管升沉補(bǔ)償裝置包括油管卷筒1和導(dǎo)管機(jī)構(gòu)36，導(dǎo)管機(jī)構(gòu)36可調(diào)節(jié)油管卷筒1與載荷懸點(diǎn)之間油管2的長(zhǎng)度，油管卷筒1設(shè)置在浮體5上，油管卷筒1內(nèi)的油管2經(jīng)由導(dǎo)管機(jī)構(gòu)36實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向，油管2上設(shè)置有注入頭7，其中， 注入頭7為位于油管卷筒1和油管2之間的載荷懸點(diǎn)，優(yōu)選的，此處的載荷懸點(diǎn)也可以是定滑輪、動(dòng)滑輪等，將應(yīng)用在鉆井領(lǐng)域的注入頭7作為載荷懸點(diǎn)，可在海下鉆井時(shí)，將鉆頭作為載荷，鉆頭的扭矩由井下的動(dòng)力鉆具提供，鉆壓由注入7頭提供。海上作業(yè)的連續(xù)油管為連續(xù)的薄壁圓管，連續(xù)油管2與井下的動(dòng)力鉆具連接，成為整個(gè)裝置的載荷。在非鉆井作業(yè)階段時(shí)，上述的連續(xù)油管2通常是纏繞在油管卷筒1上，在開(kāi)始鉆井工作前，需要將纏繞在油管卷筒1上的油管2牽引到注入頭7上，在鉆井完成后，再將油管2從注入頭7回收到油管卷筒1上。浮體5上連接有注入頭導(dǎo)向架6，注入頭7與注入頭導(dǎo)向架6相配合后可在豎直方向上相對(duì)移動(dòng)。注入頭7用以將從油管卷筒1上導(dǎo)出的油管2導(dǎo)向至載荷所需的牽引方向，注入頭7與注入頭調(diào)整油缸8的一端相連，注入頭調(diào)整油缸8的另一端與浮體5連接，注入頭7可在注入頭調(diào)整油缸8的驅(qū)動(dòng)下沿注入頭導(dǎo)向架6上下運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)管機(jī)構(gòu)36包括懸臂9及導(dǎo)管器3，懸臂9與油管卷筒1同軸鉸接在浮體5上，導(dǎo)管器3設(shè)置在懸臂9的自由端，導(dǎo)管器3可繞油管卷筒1的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，浮體5上設(shè)置有導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸4，導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸4的一端連接在浮體5上，導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸4的另一端與懸臂9相連，懸臂9在導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸4的驅(qū)動(dòng)下繞油管卷筒1的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以帶動(dòng)位于懸臂9自由端的導(dǎo)管器3與注入頭7的間距。導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸4與導(dǎo)管機(jī)構(gòu)液壓控制系統(tǒng)相連，導(dǎo)管機(jī)構(gòu)液壓控制系統(tǒng)包括油箱23，油箱23連接有第一液壓泵22，第一液壓泵22上設(shè)置有第一電動(dòng)機(jī)21，第一電動(dòng)機(jī)21帶動(dòng)第一液壓泵22將油箱23中的液壓油加壓輸出，第一液壓泵22的輸出端連接有比例換向閥沈，第一液壓泵22與比例換向閥沈之間設(shè)置有單向閥25，第一液壓泵22的輸出端與比例換向閥沈的第一輸入端相連，比例換向閥沈的第一輸出端與導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸4相連，導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸4的輸出端與比例換向閥沈的第二輸入端相連，比例換向閥26的第二輸出端與油箱23相連，構(gòu)成閉環(huán)回路。優(yōu)選的，在比例換向閥沈與導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸4之間設(shè)置有雙向平衡閥27 ；比例換向閥26的第一輸出端與雙向平衡閥27的第一輸入端相連，雙向平衡閥27的第一輸出端與導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸4的輸入端相連，導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸4的輸出端與雙向平衡閥27的第二輸入端相連，雙向平衡閥27的第二輸出端相連比例換向閥沈的的第二輸入端相連。優(yōu)選的，在第一液壓泵22的輸出端與比例換向閥沈的第二輸出端之間設(shè)置有第一溢流閥M。導(dǎo)管機(jī)構(gòu)液壓控制系統(tǒng)由第一電動(dòng)機(jī)21帶動(dòng)的第一液壓泵22將油箱23中的液壓油加壓后經(jīng)過(guò)單向閥25、比例換向閥沈、雙向平衡閥27后供給導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸4完成導(dǎo)管機(jī)構(gòu)的調(diào)整，第一溢流閥M的主要作用是限制系統(tǒng)的最高工作壓力。通過(guò)比例換向閥 26來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸4的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)注入頭7與油管卷筒1間油管2張力保持，完成油管2的升沉補(bǔ)償工作。注入頭液壓調(diào)整系統(tǒng)包括與油箱23相連的第二液壓泵四，第二液壓泵四上設(shè)置有第二電動(dòng)機(jī)觀，第二電動(dòng)機(jī)觀帶動(dòng)第二液壓泵四將油箱23中的液壓油加壓輸出，第二液壓泵四的輸出端與比例電磁閥34的第一輸入端相連，比例電磁閥34的第一輸出端與注入頭調(diào)整油缸8的輸入端相連，注入頭調(diào)整油缸8的輸出端與比例電磁閥34的第二輸入端相連，比例電磁閥34的第二輸出端與油箱23相連，構(gòu)成閉環(huán)回路。其中，比例電磁閥34的啟閉程度可調(diào)的、具有平衡功能。優(yōu)選的，在比例電磁閥34的第一輸出端與注入頭調(diào)整油缸8的輸入端之間依次串連有第一比例溢流閥351及電磁換向閥31，第一比例溢流閥351及電磁換向閥31均與中央控制器11相連，其中，電磁換向閥31是可實(shí)現(xiàn)全開(kāi)全關(guān)功能的換向閥，在第一比例溢流閥351上并聯(lián)有單向閥25。在注入頭調(diào)整油缸8的輸出端與比例電磁閥34的第二輸入端之間設(shè)置有第二比例溢流閥352，第二比例溢流閥352與中央控制器11相連，在第二比例溢流閥352上并聯(lián)有單向閥25。優(yōu)選的，在注入頭調(diào)整油缸8的輸入端設(shè)置有第一蓄能器組 321和第一壓力傳感器301 ；在注入頭調(diào)整油缸8的輸出端設(shè)置有第二蓄能器組322和第二壓力傳感器302 ；第一蓄能器組321、第二蓄能器組322、第一壓力傳感器301及第二壓力傳感器302均與中央控制器11相連。優(yōu)選的，在油箱23與液壓泵的輸出端之間設(shè)置有第二溢流閥33。第二液壓泵四為注入頭調(diào)整油缸8的補(bǔ)償泵，為注入頭調(diào)整油缸8提供壓力油， 第二電動(dòng)機(jī)觀帶動(dòng)第二液壓泵四將高壓油液經(jīng)過(guò)單向閥25和比例電磁閥34后供給注入頭調(diào)整油缸8，其中注入頭調(diào)整油缸8是由兩個(gè)有桿腔相連通后的油缸合并而成，注入頭調(diào)整油缸8的輸入端與第二蓄能器組322、第二壓力傳感器302、單向閥25、第二比例溢流閥 352相連后與比例電磁閥34的第二輸入端口相連；兩個(gè)注入頭調(diào)整油缸8的無(wú)桿腔相連通后與電磁換向閥31 —端相連，換向閥另一端與壓力傳感器、第一蓄能器組321、單向閥25、第一比例溢流閥351相連，單向閥25與第一比例溢流閥351并聯(lián)后與比例電磁閥34的第一輸出端相連。根據(jù)升沉補(bǔ)償原理，當(dāng)浮體5上升時(shí)，補(bǔ)償系統(tǒng)應(yīng)抵消浮體5上升造成的油管2受力拉伸，即油管2在注入頭調(diào)整油缸8的帶動(dòng)下應(yīng)向下運(yùn)動(dòng)。升降裝置如第一電動(dòng)機(jī)21和第二電動(dòng)機(jī)觀連接有測(cè)量裝置10，測(cè)量裝置10確定當(dāng)前起伏運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，優(yōu)選的，測(cè)量裝置10可設(shè)置在浮體5的四周及中部。當(dāng)測(cè)量裝置10檢測(cè)到浮體5有上升信號(hào)時(shí)，檢測(cè)裝置將測(cè)得的加速度等信號(hào)傳遞給中央控制器11進(jìn)行處理，同時(shí)啟動(dòng)兩油泵的主電動(dòng)機(jī)，即第一電動(dòng)機(jī)21和第二電動(dòng)機(jī)觀。由于浮體5帶動(dòng)油管2上移，此時(shí)根據(jù)壓力平衡關(guān)系，活塞桿收回，有桿腔內(nèi)壓力應(yīng)降低，此時(shí)第二蓄能器組322向注入頭調(diào)整油缸8的有桿腔充液， 同時(shí)壓力油經(jīng)過(guò)比例電磁閥34的P — B油路，即比例電磁閥34的第一輸入端至第二輸入端之間的油路，經(jīng)過(guò)單向閥25后進(jìn)入注入頭調(diào)整油缸8的有桿腔帶動(dòng)注入頭7下移，中央控制器11通過(guò)采集壓力傳感器的信號(hào)來(lái)控制比例電磁閥34的工作狀態(tài)，來(lái)對(duì)注入頭調(diào)整油缸8進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償控制；同時(shí)，注入頭調(diào)整油缸8的無(wú)桿腔壓力升高，第一蓄能器組321進(jìn)行蓄能，當(dāng)無(wú)桿腔內(nèi)壓力上升至第一比例溢流閥351的設(shè)定壓力后，第一比例溢流閥351開(kāi)啟溢流，油液經(jīng)過(guò)比例電磁閥34的A — T油路，即第一輸出端一第二輸出端油路流回油箱23。第一蓄能器組321和第二蓄能器組322同時(shí)還能吸收高頻的壓力波動(dòng)。當(dāng)浮體5在波浪的作用下下降時(shí)，補(bǔ)償系統(tǒng)應(yīng)抵消浮體5下降造成的油管2隨浮體5下降，油管2在注入頭調(diào)整油缸8的帶動(dòng)下向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)測(cè)量裝置10檢測(cè)到浮體5有下降信號(hào)時(shí)，測(cè)量裝置10將測(cè)得的加速度等信號(hào)傳遞給中央控制器11進(jìn)行處理，同時(shí)啟動(dòng)兩油泵的主電動(dòng)機(jī)，即第一電動(dòng)機(jī)21和第二電動(dòng)機(jī)觀。由于浮體5帶動(dòng)油管2下移，此時(shí)根據(jù)壓力平衡關(guān)系，第一蓄能器組321向注入頭調(diào)整油缸8的無(wú)桿腔充液，無(wú)桿腔桿腔內(nèi)壓力降低，注入頭調(diào)整油缸8的活塞桿伸出，同時(shí)液壓泵打出的高壓油液經(jīng)過(guò)單向閥25通過(guò)比例電磁閥34的P — A油路，即第一輸入端一第一輸出端油路、再經(jīng)單向閥25向注入頭調(diào)整油缸8的無(wú)桿腔供油，同時(shí)為第一蓄能器組321充液；此時(shí)注入頭調(diào)整油缸8的有桿腔壓力上升，第二蓄能器組322蓄能，當(dāng)有桿腔壓力上升至第二比例溢流閥352的設(shè)定壓力后， 第二比例溢流閥352開(kāi)啟溢流，油液經(jīng)過(guò)比例電磁閥34的B — T油路，即第二輸入端一第二輸出端油路流回油箱23。第一蓄能器組321、第二蓄能器組322同時(shí)還能吸收高頻的壓力波動(dòng)。由于注入頭調(diào)整油缸8的活塞桿伸出，為了保持注入頭7與油管卷筒1間的張緊力，此時(shí)導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸4的活塞桿收回，由第一液壓泵22打出的高壓油經(jīng)過(guò)單向閥25、 比例換向閥沈、雙向平衡閥27后進(jìn)入導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸4的有桿腔，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管機(jī)構(gòu)36下移。導(dǎo)管機(jī)構(gòu)36下移的位移量即導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸4行程是通過(guò)比例換向閥沈來(lái)控制的， 導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸4的工作壓力范圍是通過(guò)調(diào)整第一溢流閥M來(lái)實(shí)現(xiàn)的?？刂撇糠种饕ㄖ醒肟刂破?1及測(cè)量裝置10，測(cè)量裝置10將檢測(cè)到的信號(hào)單元傳遞給中央控制器11進(jìn)行分析后對(duì)油管2進(jìn)行升沉補(bǔ)償。中央控制器11主要用于計(jì)算及發(fā)出指令。中央控制器11與導(dǎo)管機(jī)構(gòu)液壓控制系統(tǒng)及注入頭液壓調(diào)整系統(tǒng)中各部件相連，中央控制器11通過(guò)采集壓力傳感器的信號(hào)來(lái)控制比例換向閥沈的位置及開(kāi)口大小來(lái)對(duì)注入頭調(diào)整油缸8進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)達(dá)到補(bǔ)償控制，中央控制器11與測(cè)量裝置10相連，測(cè)量裝置10主要用于測(cè)量因浮體5升沉變化所產(chǎn)生的加速度等物理參數(shù)，測(cè)量裝置10將測(cè)得的加速度等信號(hào)傳遞給中央控制器11進(jìn)行處理。本實(shí)用新型油管升沉補(bǔ)償裝置的工作方式如下當(dāng)浮體5在波浪的作用下做升沉運(yùn)動(dòng)時(shí)，浮體5測(cè)量裝置10將檢測(cè)信號(hào)傳遞給中央控制器11，經(jīng)中央控制器11進(jìn)行信號(hào)運(yùn)算處理后，通過(guò)比例電磁閥34的開(kāi)口位置變化實(shí)現(xiàn)對(duì)注入頭調(diào)整油缸8位移控制，從而間接完成了對(duì)工作中油管2進(jìn)行的升沉運(yùn)動(dòng)的補(bǔ)償。同時(shí)通過(guò)比例換向閥沈?qū)?dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸4的控制，實(shí)現(xiàn)注入頭7至油管卷筒1間油管2張力保持，完成油管2的升沉補(bǔ)償工作。當(dāng)浮體5在波浪作用下作上升運(yùn)動(dòng)時(shí)，注入頭調(diào)整油缸8的活塞桿收回，從而帶動(dòng)注入頭7連同油管2相對(duì)浮體5向下運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)，導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸4活塞桿伸出，將導(dǎo)管機(jī)構(gòu)36頂出，從而將油管2向上頂起來(lái)，這樣可以保證在注入頭7向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，油管卷筒1不用將油管2收回，從而保持了油管卷筒1至注入頭7間油管2的張緊力恒定。當(dāng)浮體5在波浪作用下作下降運(yùn)動(dòng)時(shí)，注入頭調(diào)整油缸8的活塞桿伸出，從而帶動(dòng)注入頭7連同油管2相對(duì)浮體5向上運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)，導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸4活塞桿收回，亦保持了油管卷筒1至注入頭7間油管2的張緊力恒定，將導(dǎo)管機(jī)構(gòu)36拉回來(lái)，使頂出的油管2慢慢放下來(lái)，這樣可以保證在注入頭7向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，油管卷筒1不用將油管2放出。注入頭驅(qū)動(dòng)裝置及油管卷筒1驅(qū)動(dòng)裝置在整個(gè)過(guò)程中未參與補(bǔ)償，油管2也不會(huì)因?yàn)橛捎谧⑷腩^驅(qū)動(dòng)裝置往復(fù)卷放而造成的疲勞損傷，延長(zhǎng)了油管2的使用壽命。注入頭調(diào)整油缸8向下移動(dòng)導(dǎo)致了注入頭7至滾筒段間的油管2張緊力減小，油管2松動(dòng)，為了克服這種現(xiàn)象，在注入頭調(diào)整油缸8動(dòng)作的同時(shí)，中央控制器11控制第一電動(dòng)機(jī)21的開(kāi)啟，液壓油經(jīng)過(guò)單向閥25、比例換向閥沈、雙向平衡閥27后使導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸4的活塞桿伸出，油管在導(dǎo)管機(jī)構(gòu)36的作用下始終保持油管卷筒1與注入頭7間的油管 2的張緊力。導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸4的位移是通過(guò)中央控制器11控制比例方向閥的位置及開(kāi)口大小來(lái)決定的。當(dāng)液壓動(dòng)力及控制系統(tǒng)失電時(shí)，電磁換向閥31在彈簧作用下復(fù)位，切斷第一蓄能器組321和注入頭調(diào)整油缸8間的油路，起失電保護(hù)作用，保證注入頭調(diào)整油缸8在系統(tǒng)斷電情況下注入頭調(diào)整油缸8保持原位。這樣，在整個(gè)補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)主要是控制注入頭調(diào)整油缸8和導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸4來(lái)實(shí)現(xiàn)的。注入頭調(diào)整油缸8在豎直方向可以對(duì)波浪引起的升沉運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了補(bǔ)償，而導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸4則主要在整個(gè)補(bǔ)償過(guò)程中保持油管卷筒1與注入頭7間油管 2的張緊力始終保持恒定。當(dāng)波浪較小時(shí)，升沉補(bǔ)償?shù)姆容^小，可保持油管卷筒1不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，直接通過(guò)導(dǎo)管機(jī)構(gòu)36調(diào)節(jié)油管2的長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，避免了油管2在油管卷筒1上往復(fù)折疊造成疲勞損壞。當(dāng)波浪較大時(shí)，升沉補(bǔ)償?shù)姆容^大，僅通過(guò)導(dǎo)管機(jī)構(gòu)36調(diào)節(jié)油管2的長(zhǎng)度不足以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，此時(shí)，首先通過(guò)導(dǎo)管機(jī)構(gòu)36進(jìn)行緩沖補(bǔ)償，在緩沖補(bǔ)償后油管2帶動(dòng)油管卷筒 1旋轉(zhuǎn)進(jìn)一步補(bǔ)償，可避免升沉?xí)r的沖擊直接作用在油管上。本實(shí)用新型并不局限于前述的具體實(shí)施方式
。本實(shí)用新型擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書(shū)中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過(guò)程的步驟或任何新的組
I=I O
權(quán)利要求1.一種連續(xù)油管升沉補(bǔ)償裝置，包括設(shè)置在浮體( 上的油管卷筒(1)，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(1)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(1)上導(dǎo)出的油管(2)導(dǎo)向至載荷所需的牽引方向，所述升降裝置連接有測(cè)量裝置(10)，所述測(cè)量裝置(10)與中央控制器(11)相連，其特征在于所述浮體(5)上設(shè)置有導(dǎo)管機(jī)構(gòu)(36)，所述導(dǎo)管機(jī)構(gòu)(36)可調(diào)節(jié)油管卷筒(1)與載荷懸點(diǎn)之間油管⑵的長(zhǎng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)油管升沉補(bǔ)償裝置，其特征在于所述導(dǎo)管機(jī)構(gòu)(36)包括懸臂(9)和導(dǎo)管器(3)，所述懸臂(9) 一端與浮體(5)鉸接，所述導(dǎo)管器(3)設(shè)置在懸臂 (9)的自由端，所述懸臂(9)與浮體(5)間設(shè)置有導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸G)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)油管升沉補(bǔ)償裝置，其特征在于所述油管( 上設(shè)置有注入頭(7)，所述浮體( 上設(shè)置有注入頭導(dǎo)向架(6)，所述浮體(5)與注入頭(7)間設(shè)置有注入頭調(diào)整油缸(8)，所述注入頭(7)可在注入頭導(dǎo)向架(6)沿豎直方向相對(duì)移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連續(xù)油管升沉補(bǔ)償裝置，其特征在于所述油管( 上設(shè)置有注入頭(7)，所述浮體( 上設(shè)置有注入頭導(dǎo)向架(6)，所述浮體(5)與注入頭(7)間設(shè)置有注入頭調(diào)整油缸(8)，所述注入頭(7)可在注入頭導(dǎo)向架(6)沿豎直方向相對(duì)移動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連續(xù)油管升沉補(bǔ)償裝置，其特征在于所述懸臂(9)與油管卷筒⑴同軸鉸接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連續(xù)油管升沉補(bǔ)償裝置，其特征在于所述懸臂(9)與油管卷筒⑴同軸鉸接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)油管升沉補(bǔ)償裝置，其特征在于所述測(cè)量裝置(10)為加速度傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求2、4、5或6中任一權(quán)利要求所述的連續(xù)油管升沉補(bǔ)償裝置，其特征在于所述導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸(4)與比例換向閥06)相連，所述比例換向閥06)接有油箱 03)，所述比例換向閥06)的控制端與中央控制器(11)相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的連續(xù)油管升沉補(bǔ)償裝置，其特征在于所述比例換向閥06) 與導(dǎo)管機(jī)構(gòu)調(diào)整油缸(4)之間設(shè)置有雙向平衡閥(27)，所述比例換向閥06)與油箱03) 間設(shè)置有第一溢流閥(M)，所述第一溢流閥04)與比例換向閥06)之間設(shè)置有第一液壓泵(22)，所述第一溢流閥04)與比例換向閥06)之間設(shè)置有單向閥(25)，所述第一液壓泵0 上設(shè)置有與中央控制器(11)相連的第一電動(dòng)機(jī)01)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的連續(xù)油管升沉補(bǔ)償裝置，其特征在于所述注入頭調(diào)整油缸 (8)與電磁換向閥(31)相連，所述電磁換向閥(31)接有油箱( )，所述電磁換向閥(31) 的控制端與中央控制器(11)相連；所述注入頭調(diào)整油缸(8)與比例電磁閥(34)相連，所述比例電磁閥(34)與油箱03) 相連，所述比例電磁閥(34)的控制端與中央控制器(11)相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種連續(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(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置確定當(dāng)前起伏運(yùn)動(dòng)，所述測(cè)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(zhǎng)度，通過(guò)導(dǎo)管機(jī)構(gòu)對(duì)油管卷筒與載荷懸點(diǎn)之間油管段的長(zhǎng)度進(jìn)行預(yù)留及收放，在實(shí)現(xiàn)沉降補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，保持油管卷筒與載荷懸點(diǎn)之間油管段的張緊力恒定，避免了由于油管卷筒往復(fù)卷放而造成的疲勞損傷，增加了油管的使用壽命。
文檔編號(hào)E21B19/22GK202181865SQ20112029508
公開(kāi)日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者呂巖, 周文會(huì), 常健, 高杭 申請(qǐng)人:四川宏華石油設(shè)備有限公司