本發(fā)明屬于石油設(shè)備，具體涉及游車式鉆柱補償器補償功能試驗裝置。
背景技術(shù)：
1、海洋浮式鉆井平臺在進行海洋石油鉆井作業(yè)時，平臺在海浪作用下產(chǎn)生橫蕩、縱蕩、升沉、縱搖、橫搖和艏搖6個自由度的運動，其中升沉運動會使得整個鉆井系統(tǒng)隨浮式平臺進行升沉運動，導(dǎo)致鉆頭與井底之間的鉆壓發(fā)生變化，降低了鉆井效率，影響鉆井作業(yè)的順利進行。同時，升沉運動也會對影響水下設(shè)備的安裝準(zhǔn)確性，引起設(shè)備碰撞事故。
2、因此，鉆柱升沉補償系統(tǒng)是海洋浮式鉆井平臺必備的重要鉆井裝備，其主要用途為：
3、1)減小海浪作用下平臺升沉對鉆井作業(yè)的影響；
4、2)減小升沉運動導(dǎo)致的井底鉆壓波動；
5、3)解決水下設(shè)備的準(zhǔn)確下放技術(shù)問題；
6、鉆柱升沉補償器屬于海洋油氣鉆井領(lǐng)域中的高端裝備,此類產(chǎn)品具有高技術(shù)含量、高附加值等特點。
7、鉆柱升沉補償器的補償功能試驗是驗證其核心功能的試驗項目，也是確保設(shè)備安全通過海試而必須進行的工廠內(nèi)試驗環(huán)節(jié)，其重要性不言而喻。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供游車式鉆柱補償器補償功能試驗裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)無法對游車式鉆柱補償器進行工廠內(nèi)補償功能試驗的問題。
2、本發(fā)明的目的還在于提供游車式鉆柱補償器補償功能試驗方法。
3、本發(fā)明所采用的第一種技術(shù)方案是：游車式鉆柱補償器補償功能試驗裝置，包括安裝在底座上的井架，井架頂部設(shè)置有天車、中部設(shè)置有游車，天車內(nèi)部為定滑輪組，游車內(nèi)部為動滑輪組，游車通過鋼絲繩懸掛在天車下方，游車通過上部連接工裝與鉆柱升沉補償器上部相連，鉆柱升沉補償器下部通過下部連接工裝與底座相連；底座上還設(shè)置有司鉆房，司鉆房為試驗裝置的控制中樞，司鉆房內(nèi)部設(shè)置有補償器控制箱、軟鎖控制箱；軟鎖控制箱與鉆柱升沉補償器上安裝的軟鎖裝置通過控制電纜相連；遠(yuǎn)離司鉆房的安全區(qū)域還設(shè)置有液氣系統(tǒng)，液氣系統(tǒng)通過有控制電纜及液氣管線與補償器控制箱相連。
4、本發(fā)明的特點還在于，
5、進一步地，液氣系統(tǒng)包括液壓站、氣瓶、控制閥組、管線總成等。
6、進一步地，井架低位安裝有死繩固定器，底座上安裝有絞車；游車懸掛在天車上的鋼絲繩繞過天車定滑輪組后，一端固定在死繩固定器上，另一端纏繞在絞車的滾筒上。
7、進一步地，鉆柱升沉補償器包括補償缸，補償缸采用豎直正立方式，通過螺栓安裝于補償器上框架上，補償缸的活塞桿頂端與槽輪總成通過螺栓連接，鏈條布置在槽輪上，鏈條一端通過鏈條調(diào)節(jié)桿連接在上框架上，另一端連接在下框架鏈條固定板上。
8、進一步地，補償器上框架上安裝有鎖緊機構(gòu)總成及滑車總成；滑車總成包括前后方向和左右方向的滾輪總成，滑車總成為鉆柱升沉補償器提供沿井架導(dǎo)軌的導(dǎo)向，使得整個鉆柱升沉補償器能夠沿著井架導(dǎo)軌上下運動。
9、進一步地，補償器控制箱可遠(yuǎn)程實現(xiàn)鉆柱升沉補償器的所有主要功能控制，包括補償載荷的設(shè)定、低壓油氣儲壓力調(diào)節(jié)、鎖緊裝置控制。
10、進一步地，軟鎖控制箱與鉆柱升沉補償器上安裝的軟鎖裝置通過控制電纜相連，實現(xiàn)多功能集成控制與顯示；軟鎖裝置包括安裝在鉆柱升沉補償器補償缸高壓管線上的氣控球閥、氣控電磁閥、接近開關(guān)、角度執(zhí)行器。
11、進一步地，補償缸無桿腔充滿高壓空氣，用來承擔(dān)補償載荷；補償缸活塞桿腔充滿液壓油，用于潤滑和速度控制；補償缸活塞桿內(nèi)置有位置指示器，可在軟鎖控制箱上指示補償缸位移。
12、進一步地，鎖緊機構(gòu)總成通過操作補償器控制箱實現(xiàn)鎖緊油缸活塞桿伸縮，驅(qū)動鉆柱升沉補償器完成插銷動作，將補償器上框架與下框架機械連接為一個整體。
13、本發(fā)明所采用的第二種技術(shù)方案是：游車式鉆柱補償器補償功能試驗方法，具體操作步驟如下：
14、試驗人員在司鉆房內(nèi)控制絞車上提、下放游車及鉆柱升沉補償器的上框架，鉆柱升沉補償器的運動規(guī)律由鉆機電控系統(tǒng)模擬鉆柱補償器實際作業(yè)海域平臺升沉運動而編程控制，鉆柱升沉補償器的下框架用下部連接工裝固定在底座上，始終處于靜止?fàn)顟B(tài)；鉆柱升沉補償器上的補償缸活塞桿伸縮補償上框架的升沉運動，模擬鉆柱的波浪補償，使大鉤相對于井底在垂直方向上處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，避免鉆井系統(tǒng)隨浮式平臺進行升沉運動，從而驗證鉆柱補償器的補償功能。本發(fā)明的有益效果是：
15、1)本發(fā)明涉及的鉆柱升沉補償器補償功能試驗裝置順利實現(xiàn)了國內(nèi)首套自主研制并應(yīng)用于海洋浮式鉆井平臺的游車式鉆柱升沉補償器工廠內(nèi)補償功能試驗。
16、2)本發(fā)明利用工廠內(nèi)現(xiàn)有石油鉆機成熟結(jié)構(gòu)及配套的鉆井絞車、電控系統(tǒng)等，采用簡單的連接工裝將補償器安裝在鉆機上，補償功能試驗所有操作及實驗數(shù)據(jù)監(jiān)測、記錄均可在司鉆控制房內(nèi)集中完成，實驗過程安全、便捷?；谝陨显?，本發(fā)明涉及的試驗裝置極大程度降低了補償器補償功能實驗裝置的研發(fā)難度及成本，縮短了研發(fā)周期，提高了新產(chǎn)品研發(fā)的可靠性。
17、3)本發(fā)明工作原理簡單，性能可靠；試驗人員在司鉆控制房內(nèi)控制鉆井絞車上提、下放鉆柱補償器，其運動規(guī)律可由鉆機電控系統(tǒng)模擬鉆柱補償器實際作業(yè)海域平臺升沉情況而編程控制，通過鉆柱補償器補償缸活塞桿的伸縮模擬鉆柱的波浪補償，使大鉤在允許的范圍內(nèi)相對于井底在垂直方向上處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，避免鉆井系統(tǒng)隨鉆井絞車上提、下放進行升沉運動，從而有效驗證鉆柱補償器的補償功能。
18、4)本發(fā)明涉及的鉆柱升沉補償器補償功能試驗裝置可方便地模擬浮式鉆井平臺不同工況下對應(yīng)的不同鉤載，只需在司鉆控制房內(nèi)的補償器控制箱設(shè)定對應(yīng)平臺鉤載的液氣系統(tǒng)壓力即可實現(xiàn)，無需采用笨重的物理負(fù)載，操作方便、高效。試驗人員始終位于司鉆控制房之內(nèi)，最大程度保障了人員安全。
19、5)本發(fā)明涉及的鉆柱升沉補償器補償功能試驗裝置具有多種安全保護措施，可靠性高。利用石油鉆機配套的多種安全保護功能，如在斷電、斷氣、失壓、過行程等意外情況下可觸發(fā)鉆井絞車的緊急制動，避免“上碰下砸”；電控系統(tǒng)亦具有過電流、過熱等保護功能以及過扭矩、超轉(zhuǎn)速等限定功能，可確保補償器補償載荷試驗安全可靠地進行。
20、6)鉆柱升沉補償器具有上、下框架鎖緊功能的鎖緊機構(gòu)總成，通過遠(yuǎn)程操作鎖緊油缸活塞桿伸縮，驅(qū)動鉆柱升沉補償器完成插銷動作，將鉆柱升沉補償器上框架與下框架機械連接為一個整體，從而關(guān)閉其補償功能，適應(yīng)最大提升載荷。
1.游車式鉆柱補償器補償功能試驗裝置，其特征在于，包括安裝在底座(9)上的井架(3)，所述井架(3)頂部設(shè)置有天車(1)、中部設(shè)置有游車(2)，所述天車(1)內(nèi)部為定滑輪組，所述游車(2)內(nèi)部為動滑輪組，所述游車(2)通過鋼絲繩(4)懸掛在天車(1)下方，所述游車(2)通過上部連接工裝(13)與鉆柱升沉補償器(12)上部相連，所述鉆柱升沉補償器(12)下部通過下部連接工裝(11)與底座(9)相連；所述底座(9)上還設(shè)置有司鉆房(7)，所述司鉆房(7)為試驗裝置的控制中樞，所述司鉆房(7)內(nèi)部設(shè)置有補償器控制箱(6)、軟鎖控制箱(8)；所述軟鎖控制箱(8)與鉆柱升沉補償器(12)上安裝的軟鎖裝置通過控制電纜相連；遠(yuǎn)離司鉆房(7)的安全區(qū)域還設(shè)置有液氣系統(tǒng)(10)，所述液氣系統(tǒng)(10)通過有控制電纜及液氣管線與補償器控制箱(6)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的游車式鉆柱補償器補償功能試驗裝置，其特征在于，所述井架(3)低位安裝有死繩固定器(5)，所述底座(9)上安裝有絞車(14)；所述游車(2)懸掛在天車(1)上的鋼絲繩(4)繞過天車定滑輪組后，一端固定在死繩固定器(5)上，另一端纏繞在絞車(14)的滾筒上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的游車式鉆柱補償器補償功能試驗裝置，其特征在于，所述鉆柱升沉補償器(12)包括補償缸(22)，所述補償缸(22)采用豎直正立方式，通過螺栓安裝于補償器上框架(16)上，所述補償缸(22)的活塞桿頂端與槽輪總成(15)通過螺栓連接，鏈條(19)布置在槽輪上，鏈條(19)一端通過鏈條調(diào)節(jié)桿(20)連接在上框架(16)上，另一端連接在下框架(18)鏈條固定板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的游車式鉆柱補償器補償功能試驗裝置，其特征在于，所述補償器上框架(16)上安裝有鎖緊機構(gòu)總成(17)及滑車總成(21)；所述滑車總成(21)包括前后方向和左右方向的滾輪總成，所述滑車總成(21)為鉆柱升沉補償器提供沿井架導(dǎo)軌的導(dǎo)向，使得整個鉆柱升沉補償器能夠沿著井架導(dǎo)軌上下運動。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的游車式鉆柱補償器補償功能試驗裝置，其特征在于，所述補償器控制箱(6)可遠(yuǎn)程實現(xiàn)鉆柱升沉補償器的所有主要功能控制，包括補償載荷的設(shè)定、低壓油氣儲壓力調(diào)節(jié)、鎖緊裝置控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的游車式鉆柱補償器補償功能試驗裝置，其特征在于，所述軟鎖控制箱(8)與鉆柱升沉補償器(12)上安裝的軟鎖裝置通過控制電纜相連，實現(xiàn)多功能集成控制與顯示；所述軟鎖裝置包括安裝在鉆柱升沉補償器(12)補償缸高壓管線上的氣控球閥、氣控電磁閥、接近開關(guān)、角度執(zhí)行器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的游車式鉆柱補償器補償功能試驗裝置，其特征在于，所述補償缸無桿腔充滿高壓空氣，用來承擔(dān)補償載荷；所述補償缸活塞桿腔充滿液壓油，用于潤滑和速度控制；補償缸活塞桿內(nèi)置有位置指示器，可在軟鎖控制箱(8)上指示補償缸位移。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的游車式鉆柱補償器補償功能試驗裝置，其特征在于，所述鎖緊機構(gòu)總成(17)通過操作補償器控制箱(6)實現(xiàn)鎖緊油缸活塞桿伸縮，驅(qū)動鉆柱升沉補償器完成插銷動作，將補償器上框架與下框架機械連接為一個整體。
9.游車式鉆柱補償器補償功能試驗方法，其特征在于，具體操作步驟如下：