一种被动式升沉补偿系统的联动调压装置及其调节方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种被动式升沉补偿系统的联动调压装置及其调节方法，涉及气压调节设备领域，包括：补偿油缸、活塞蓄能器以及液压泵站，活塞蓄能器的内腔被第二活塞分为第三腔室和第四腔室，第三腔室连接有若干个并联设置且内部气压依次增大的气瓶组，气瓶组与第三腔室的连接管路上设置有第一阀门，第四腔室连接的卸油管路上设置有第二阀门，第四腔室与补偿油缸和液压泵站的连接管路上均设置有阀门；本发明专利技术中利用多个气压不同的气瓶组以及各个阀门间的联动，完成调节第三腔室的压力的目的，无需设置空压机，整体装置处于闭源的状态，相较于开源状态的空压机，本发明专利技术的密封效果更好，且具有结构简单、空间占用小、成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种被动式升沉补偿系统的联动调压装置及其调节方法
本专利技术涉及气压调节设备领域，特别是涉及一种被动式升沉补偿系统的联动调压装置及其调节方法。
技术介绍
在海洋石油钻井作业时，作业船在海浪作用下产生升沉运动会使得整个钻井系统随浮式平台一起运动，导致钻头与井底之间的钻压发生变化，降低钻井效率，增加成本，影响钻井作业的顺利进行。在恶劣的海况下,钻头甚至会提离井底，引发钻井事故，海洋浮式平台需要配备升沉补偿系统，用以消除平台升沉运动对钻井作业的不利影响。现有技术中为了补偿平台的升沉，专利技术了被动式升沉补偿系统、主动式升沉补偿系统以及半主动式升沉补偿系统，例如申请号为“201410254524.3”，名称为“钻柱升沉补偿系统”的专利技术专利公开了一种被动式升沉补偿系统，包括补偿油缸、活塞蓄能器、液压泵站、气瓶以及空压机，补偿油缸的下腔室与活塞蓄能器的下腔室连通，其中注入液压油，补偿油缸内的活塞位于中部，气瓶与活塞蓄能器的上腔室连通，用于向该腔室内冲入高压气体，并使得在初始状态(无海浪)下，活塞蓄能器内的活塞位于中部，补偿油缸和活塞蓄能器内的活塞位于中部，可避免在升沉补偿时活塞撞缸的现象发生，补偿油缸的下腔室内设置有活塞杆，活塞杆一端连接活塞，另一端连接钻具，空压机与气瓶连接，用于向气瓶内充气进行对气瓶压力的调节，进而应对不同的补偿载荷，补偿载荷为会随着伸缩杆负载的增加而增加，以保证在初始状态下，活塞位于中部，被动式升沉补偿系统的工作原理为：当钻井船随着海浪上升时，补偿油缸的外壳随船上升，活塞杆做伸出运动，保证钻头接触地层，补偿油缸中油液压入到蓄能器中积蓄能量，蓄能器与气瓶中的气体受挤压，进行补偿；当钻井船随着海浪下降时，补偿油缸的外壳随船下降，补偿油缸的活塞杆做回缩运动，蓄能器中油液会压入到补偿油缸中，从而释放能量，进行补偿，在此过程中，如果有漏油情况可以采用泵站对系统进行充油，但是由于需要空压机对气瓶进行注气和放气，以满足不同载荷下的补偿，空压机的设置使得其整体装置为一个开源的系统，气体密封效果较差且密封难度高，再者，空压机的设置会占据船舱内有限的空间，而且还提高了成本。因此人们亟需一种结构简单、密封效果好、空间占用小、操作便捷以及成本低的被动式升沉补偿系统的联动调压装置及其调节方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种被动式升沉补偿系统的联动调压装置及其调节方法，以解决上述现有技术存在的问题，结构简单、密封效果好、空间占用小、操作便捷以及成本低。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种被动式升沉补偿系统的联动调压装置，包括与钻井船中钻机游车固定连接的补偿油缸、安装在甲板上的活塞蓄能器以及安装在船舱内的液压泵站，所述活塞蓄能器的内腔被第二活塞分为第三腔室和第四腔室，所述第四腔室分别与所述补偿油缸和液压泵站连接，所述第三腔室连接有若干个并联设置且内部气压依次增大的气瓶组，所述气瓶组与所述第三腔室的连接管路上设置有第一阀门，所述第四腔室连接有卸油管路，所述卸油管路上设置有第二阀门，所述补偿油缸与所述第四腔室的连接管路上设置有第三阀门，所述液压泵站与所述第四腔室的连接管路上设置有第四阀门。优选的，从所述补偿油缸到所述第四腔室的连接管路上依次设置有第一管汇和第二管汇，所述第三阀门设置在所述第一管汇和第二管汇之间，所述液压泵站与所述卸油管路均通过所述第二管汇与所述第四腔室连接，所述第四阀门设置在所述液压泵站与所述第二管汇的连接管路上。优选的，所述补偿油缸内设置有第一活塞和活塞杆，所述第一活塞将所述补偿油缸分为第一腔室和第二腔室，所述第二腔室连通所述第四腔室，所述活塞杆设置在所述第二腔室内，所述活塞杆一端连接所述第一活塞，另一端伸出所述补偿油缸并连接钻具。优选的，所述第一腔室连接有用于向该腔室内提供稀薄氮气的氮气瓶。优选的，所述第一腔室、所述第一管汇、所述第三腔室、所述第四腔室以及所述气瓶组均连接有压力表。优选的，所述气瓶组内设置有若干个并联的气瓶。优选的，所述气瓶内气体为氮气。优选的，还提供一种被动式升沉补偿系统的联动调压装置的调节方法，包括以下步骤：S1:先停止钻具的钻进，根据活塞杆的负载变化计算第三腔室内所需压力；S2:关闭第一阀门和第三阀门，再打开另一个气压较大气瓶组的第一阀门以及第二阀门，此时，第四腔室内进行卸油，第二活塞下移，然后关闭第二阀门以及第一阀门，打开前次供气气瓶组的第一阀门以及第四阀门，启动液压泵站向第四腔室内注油，第二活塞上移至活塞蓄能器的中部；S3:观察第三腔室与计算得出的压力是否相同，如果第三腔室的压力小于计算得出的压力，则重复S2步骤；如果第三腔室的压力大于计算得出的压力，则进行S4步骤；如果第三腔室的压力等于计算得出的压力，则进行S6步骤；S4:关闭第一阀门，打开另一个气压较大气瓶组的第一阀门以及第四阀门，启动液压泵站向第四腔室内注油，第二活塞上移，然后关闭第一阀门和第四阀门，打开前次供气气瓶组的第一阀门以及第二阀门，此时，第四腔室内进行卸油，并控制第二活塞下移至活塞蓄能器的中部；S5：观察第三腔室与计算得出的压力是否相同，如果第三腔室的压力小于计算得出的压力，则重复S2步骤；如果第三腔室的压力大于计算得出的压力，则重复S4步骤；如果第三腔室的压力等于计算得出的压力，则进行S6步骤；S6:增加钻具的节数，打开第三阀门，启动钻具的钻进。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：1、本专利技术中第三腔室连接有若干个并联设置且内部气压依次增大的气瓶组，气瓶组与第三腔室的连接管路上设置有第一阀门，第四腔室连接有卸油管路，卸油管路上设置有第二阀门，补偿油缸与第四腔室的连接管路上设置有第三阀门，液压泵站与第四腔室的连接管路上设置有第四阀门，本申请利用多个气压不同的气瓶组代替现有技术中的气瓶和空压机，使得整体装置处于闭源的状态，不与外界气体进行交换，大大提高了装置的密封性，且气瓶组在进行密封时也较为容易，另外，相较于设置空压机，气瓶组的设置减少了对船体有限空间的占用以及生产安装成本。2、本专利技术中气瓶组内设置有若干个并联的气瓶，增加了气瓶的整体体积，在活塞蓄能器内活塞向上移动距离较长时，可避免由于气瓶体积较小，压强增大而引起的气瓶损坏的问题。3、本专利技术中第一腔室连接有用于向该腔室内提供稀薄氮气的氮气瓶、气瓶内的气体为氮气，利用氮气这种惰性气体，在活塞运动过程中较为安全，减少由于油气互窜而引起的火灾、爆炸的几率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术安装有联动调压装置的被动式升沉补偿系统的结构示意图；其中，1、补偿油缸；2、活塞蓄能器；3、液压泵站；4、气瓶组；5、第一阀门；6、第二阀门；7、第三阀门；8、第四阀门；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种被动式升沉补偿系统的联动调压装置，包括与钻井船中钻机游车固定连接的补偿油缸、安装在甲板上的活塞蓄能器以及安装在船舱内的液压泵站，所述活塞蓄能器的内腔被第二活塞分为第三腔室和第四腔室，所述第四腔室分别与所述补偿油缸和液压泵站连接，其特征在于，所述第三腔室连接有若干个并联设置且内部气压依次增大的气瓶组，所述气瓶组与所述第三腔室的连接管路上设置有第一阀门，所述第四腔室连接有卸油管路，所述卸油管路上设置有第二阀门，所述补偿油缸与所述第四腔室的连接管路上设置有第三阀门，所述液压泵站与所述第四腔室的连接管路上设置有第四阀门。/n

【技术特征摘要】
1.一种被动式升沉补偿系统的联动调压装置，包括与钻井船中钻机游车固定连接的补偿油缸、安装在甲板上的活塞蓄能器以及安装在船舱内的液压泵站，所述活塞蓄能器的内腔被第二活塞分为第三腔室和第四腔室，所述第四腔室分别与所述补偿油缸和液压泵站连接，其特征在于，所述第三腔室连接有若干个并联设置且内部气压依次增大的气瓶组，所述气瓶组与所述第三腔室的连接管路上设置有第一阀门，所述第四腔室连接有卸油管路，所述卸油管路上设置有第二阀门，所述补偿油缸与所述第四腔室的连接管路上设置有第三阀门，所述液压泵站与所述第四腔室的连接管路上设置有第四阀门。


2.根据权利要求1所述的被动式升沉补偿系统的联动调压装置，其特征在于，从所述补偿油缸到所述第四腔室的连接管路上依次设置有第一管汇和第二管汇，所述第三阀门设置在所述第一管汇和第二管汇之间，所述液压泵站与所述卸油管路均通过所述第二管汇与所述第四腔室连接，所述第四阀门设置在所述液压泵站与所述第二管汇的连接管路上。


3.根据权利要求2所述的被动式升沉补偿系统的联动调压装置，其特征在于，所述补偿油缸内设置有第一活塞和活塞杆，所述第一活塞将所述补偿油缸分为第一腔室和第二腔室，所述第二腔室连通所述第四腔室，所述活塞杆设置在所述第二腔室内，所述活塞杆一端连接所述第一活塞，另一端伸出所述补偿油缸并连接钻具。


4.根据权利要求3所述的被动式升沉补偿系统的联动调压装置，其特征在于，所述第一腔室连接有用于向该腔室内提供稀薄氮气的氮气瓶。


5.根据权利要求4所述的被动式升沉补偿系统的联动调压装置，其特征在于，所述第一腔室、所述第一管汇、所述第三腔室、所述第四...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈根龙，宋刚，韩泽龙，蒋亚峰，牛庆磊，崔淑英，李小洋，赵明，张欣，田英英，
申请(专利权)人：中国地质科学院勘探技术研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12