一种降低浮式钻井平台悬挂隔水管轴向动载荷的液压系统技术方案

本发明专利技术公开了一种降低浮式钻井平台悬挂隔水管轴向动载荷的液压系统，包括执行机构和液控系统，执行液缸的顶端部设置有悬挂端面，液压缸内设有活塞杆，所述活塞杆内穿设有悬挂短节，悬挂短节的动力输出端与若干对接的隔水管的动力输入端固定连接。本发明专利技术公开的液压系统应用于海洋浮式钻井平台进行隔水管悬挂时，采用半主动补偿加速度动载荷削峰法，通过控制器监测加速度并控制执行液缸无杆腔的压力进而减小隔水管因升沉运动产生的动载，简化了作业流程，确保悬挂隔水管的安全，还避免当升沉过于剧烈的时候补偿冲程超出设备能力而造成设备的损坏。

【技术实现步骤摘要】
一种降低浮式钻井平台悬挂隔水管轴向动载荷的液压系统
本专利技术涉及海洋石油钻井平台安全作业
，具体涉及一种降低浮式钻井平台悬挂隔水管轴向动载荷的液压系统。
技术介绍
水浮式钻井平台在钻井作业期间，为了应对台风，通常需要回收连接在水下井口和平台之间的隔水管系统，但是当台风距离平台较近时，允许上千米隔水管回收的时间非常紧张，因此通常将隔水管悬挂在平台上。常规的隔水管悬挂模式有软悬挂和硬悬挂两种，硬悬挂是将隔水管顶端直接通过卡盘夹持，使隔水管与钻井平台刚性连接；软悬挂是将隔水管在张紧器处悬挂，由张紧器冲程被动补偿平台运动对悬挂隔水管产生动载荷。硬悬挂模式下，悬挂隔水管随平台升沉上下运动，由于隔水管顶端与平台刚性连接，平台运动直接传递到隔水管顶端，可能使隔水管出现动态压缩，导致隔水管出现局部屈曲失稳，还可能使隔水管顶部出现极端张力，相比而言，软悬挂能够大大缓解因平台升沉运动造成的张力超载和轴向压缩的风险，综合应力水平也较低，在同样的海况条件下，软悬挂模式的隔水管安全性更高。但是常规的软悬挂模式存在以下问题：第一，为了防止钻井船升沉引起悬挂隔水管与海底碰撞，需要拆除张力系统并甩掉伸缩节，起出一定数量的隔水管，然后再把伸缩节和张力系统重新进行安装，由此导致软悬挂模式的作业相对比较繁琐；第二，伸缩节和张力系统的安装需要在月池进行作业，在台风恶劣海况下，这种月池作业的难度和风险较高；第三，软悬挂模式一般采用纯被动式的液压补偿方案，液缸补偿冲程大于平台的升沉量，而且由于采用的是纯被动的补偿方案，无法对补偿冲程进行控制，因此如果响应冲程较高可能引起的隔水管轴向运动超过伸缩节或者张力系统冲程，可能发生设备的破坏。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种降低浮式钻井平台悬挂隔水管轴向动载荷的液压系统，用以解决目前隔水管软悬挂模式的作业繁琐、风险较高、设备容易损坏等问题。本专利技术提供一种降低浮式钻井平台悬挂隔水管轴向动载荷的液压系统，包括执行机构和液控系统，所述执行机构包括一液压缸，所述执行液缸的顶端部设置有悬挂端面，所述液压缸内设有活塞杆，所述活塞杆内穿设有悬挂短节，所述悬挂短节的顶端与所述活塞杆的顶端固定连接；所述悬挂短节的动力输出端与若干对接的隔水管的动力输入端固定连接；所述液压缸包括有杆腔部和无杆腔部，所述有杆腔部与所述无杆腔部之间通过输油管相连；所述有杆腔部与所述无杆腔部之间的输油管上设置有单向阀，所述单向阀只能使有杆腔部内的液压油单向流至无杆腔部；所述液控系统包括控制器、蓄能器、节流阀和关断阀，所述蓄能器与所述液压缸的无杆腔部之间通过输油管连通，所述节流阀设计有正向输油管路和逆向输油回路，所述正向输油管路和所述逆向输油回路共用一个电磁阀，所述关断阀设置于所述液压缸对接接口与无杆腔之间的输油管上，所述电磁阀、所述关断阀均与所述控制器相连。优选地，所述节流阀包括蓄能器对接接口和液压缸对接接口，所述蓄能器对接接口和所述液压缸对接接口之间内置有第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀和所述电磁阀，所述蓄能器对接接口、所述第二单向阀、所述电磁阀、所述第四单向阀和所述液压缸对接接口通过管道连接形成正向输油管路；所述液压缸对接接口、所述第三单向阀、所述电磁阀、所述第一单向阀和所述蓄能器对接接口通过管道连接形成逆向输油回路；所述节流阀设置于所述蓄能器与所述无杆腔部连通的输油管上，且所述蓄能器对接接口和所述液压缸对接接口分别对接于连通所述蓄能器的输油管与所述无杆腔部的输油管。优选地，所述液控系统还包括压力传感器，所述压力传感器连接有感应片，该感应片设置于所述关断阀与所述无杆腔之间的输油管上，所述压力传感器与所述控制器相连。优选地，所述节流阀与所述蓄能器连通的输油管上设有溢流阀，所述溢流阀的排液口的下方设置有储油箱；所述溢流阀与所述控制器相连。优选地，所述液压缸的有杆腔部通过输油管连通有低压蓄能器，所述低压蓄能器与所述液压缸的有杆腔部之间的输油管上设置有低压单向阀，其中低压单向阀只能使低压蓄能器的液压油单向流至有杆腔部。优选地，所述悬挂短节与所述活塞杆的连接处设置有加速度传感器，所述加速度传感器与所述控制器相连。本专利技术的有益效果是：本专利技术公开的一种降低浮式钻井平台悬挂隔水管轴向动载荷的液压系统，包括执行机构和液控系统，执行液缸的顶端部设置有悬挂端面，液压缸内设有活塞杆，所述活塞杆内穿设有悬挂短节，悬挂短节的动力输出端与若干对接的隔水管的动力输入端固定连接。该液压系统应用于海洋浮式钻井平台进行隔水管悬挂时，采用半主动补偿加速度动载荷削峰法，通过控制器监测加速度并控制执行液缸无杆腔的压力进而减小隔水管因升沉运动产生的动载，无需工人下水作业，简化了作业流程；减小悬挂隔水管在钻井平台升沉过程中产生的动态载荷，提高悬挂隔水管对恶劣环境条件的适应能力，确保悬挂隔水管的安全；还能够有效控制活塞的运动冲程，避免当升沉过于剧烈的时候，补偿冲程超出设备能力，造成设备的损坏。附图说明图1是本专利技术实施例1提供的液压系统内部结构示意图；图2是图1的A-A向剖视图；图3是本专利技术实施例1提供的加速度动载荷变化示意图。具体实施方式实施例1实施例1提供一种液压系统，用于降低隔水管随浮式钻井平台升沉运动的剧烈程度，减小隔水管因升沉运动产生的动载，保证隔水管的安全，下面对其结构进行详细描述。参考图1，该液压系统包括执行机构和液控系统。所述执行机构包括一液压缸1，液压缸1装设有液压油100，所述执行液缸1的顶端部设置有悬挂端面1.1，该悬挂端面1.1悬挂于浮式钻井平台。结合图2，所述液压缸1内穿设有活塞杆2，所述活塞杆2内穿设有悬挂短节12。所述活塞杆2的上部伸出所述活塞杆2的顶端露出顶端，所述活塞杆2的下部位于所述液压缸1内，将所述液压缸1分成有活塞杆2的有杆腔部和无活塞杆2的无杆腔部，有杆腔部与无杆腔部之间通过输油管相连，且于该输油管上设置有单向阀3，其中单向阀3只能使有杆腔部内的液压油单向流至无杆腔部。所述悬挂短节12的顶端与所述活塞杆2的顶端固定连接且其连接处设置有加速度传感器11，所述悬挂短节12的动力输出端与若干对接的隔水管13的动力输入端固定连接。其中，被悬挂的若干隔水管13的重量通过悬挂短节12、活塞杆2、执行液缸1传递至悬挂端面1.1传递到浮式钻井平台，在没有液压补偿的情况下，当浮式钻井平台随着波浪作用发生上下升沉运动时，执行液缸1和悬挂的隔水管13随着浮式钻井平台一起上下升沉运动。继续参考图1，所述液控系统包括控制器10、蓄能器7、溢流阀8、储油箱9、节流阀6、关断阀4和压力传感器5，所述蓄能器7内储存有液压油100，所述蓄能器7与所述液压缸1的无杆腔部之间通过输油管连通。所述节流阀6设计有正向输油管路和逆向输油回路，所述正向输油管路和所述逆向输油回路共用一个电磁阀6.5，所述电磁阀6.5与所述控制器10相连。值得一提的是，这里的“正向”指的是液压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低浮式钻井平台悬挂隔水管轴向动载荷的液压系统，其特征在于，包括执行机构和液控系统，/n所述执行机构包括一液压缸(1)，所述执行液缸(1)的顶端部设置有悬挂端面(1.1)，所述液压缸(1)内设有活塞杆(2)，所述活塞杆(2)内穿设有悬挂短节(12)，所述悬挂短节(12)的顶端与所述活塞杆(2)的顶端固定连接；所述悬挂短节(12)的动力输出端与若干对接的隔水管(13)的动力输入端固定连接；所述液压缸(1)包括有杆腔部和无杆腔部，所述有杆腔部与所述无杆腔部之间通过输油管相连；所述有杆腔部与所述无杆腔部之间的输油管上设置有单向阀(3)，所述单向阀(3)只能使有杆腔部内的液压油单向流至无杆腔部；/n所述液控系统包括控制器(10)、蓄能器(7)、节流阀(6)和关断阀(4)，/n所述蓄能器(7)与所述液压缸(1)的无杆腔部之间通过输油管连通，/n所述节流阀(6)设计有正向输油管路和逆向输油回路，所述正向输油管路和所述逆向输油回路共用一个电磁阀(6.5)，/n所述关断阀(4)设置于所述液压缸对接接口与无杆腔之间的输油管上，/n所述电磁阀(6.5)、所述关断阀(4)均与所述控制器(10)相连。/n...

【技术特征摘要】
1.一种降低浮式钻井平台悬挂隔水管轴向动载荷的液压系统，其特征在于，包括执行机构和液控系统，
所述执行机构包括一液压缸(1)，所述执行液缸(1)的顶端部设置有悬挂端面(1.1)，所述液压缸(1)内设有活塞杆(2)，所述活塞杆(2)内穿设有悬挂短节(12)，所述悬挂短节(12)的顶端与所述活塞杆(2)的顶端固定连接；所述悬挂短节(12)的动力输出端与若干对接的隔水管(13)的动力输入端固定连接；所述液压缸(1)包括有杆腔部和无杆腔部，所述有杆腔部与所述无杆腔部之间通过输油管相连；所述有杆腔部与所述无杆腔部之间的输油管上设置有单向阀(3)，所述单向阀(3)只能使有杆腔部内的液压油单向流至无杆腔部；
所述液控系统包括控制器(10)、蓄能器(7)、节流阀(6)和关断阀(4)，
所述蓄能器(7)与所述液压缸(1)的无杆腔部之间通过输油管连通，
所述节流阀(6)设计有正向输油管路和逆向输油回路，所述正向输油管路和所述逆向输油回路共用一个电磁阀(6.5)，
所述关断阀(4)设置于所述液压缸对接接口与无杆腔之间的输油管上，
所述电磁阀(6.5)、所述关断阀(4)均与所述控制器(10)相连。


2.如权利要求1所述的液压系统，其特征在于，
所述节流阀(6)包括蓄能器对接接口和液压缸对接接口，所述蓄能器对接接口和所述液压缸对接接口之间内置有第一单向阀(6.1)、第二单向阀(6.2)、第三单向阀(6.3)、第四单向阀(6.4)和所述电磁阀(6.5)，
所述蓄能器对接接口、所述第二单向阀(6.2)、所述电磁阀(6.5)、所述第四...

【专利技术属性】
技术研发人员：许亮斌，刘健，盛磊祥，刘书杰，张红生，李朝玮，王宇，肖凯文，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，中海油研究总院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11