【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海洋地质钻井设备，特别涉及一种勘探平台补偿系统，同时涉及一种勘探钻井平台的钻柱补偿方法。
技术介绍
1、勘探平台补偿系统主要指的是在游车和顶驱间加装钻柱补偿装置，并通过电控系统、气液控制系统对该装置进行驱动，从而对钻压进行控制，实现升沉补偿的功能。
2、勘探海底地质的钻井工作在深海需使用半潜式活动平台或钻探浮船。这些浮动的钻井船在海洋中波浪的作用下均将引起周期性的上下升沉，给钻井工作带来了一系列问题。因此在钻探浮船中升沉补偿系统是其重要的设备，一方面能够提升钻井的安全性以及效率,另一方面也能够增加钻井设备使用的寿命。
3、海洋钻井在波浪的作用之下，除了产生摇摆还会形成上下升沉的运动。这样跟随波浪进行上下升沉的周期性运动会造成隔水管系统以及钻杆柱呈现上下运动的形式。钻杆柱的上下运动会有效增加或者是减少大钩的拉力，会对井底钻压的改变产生最为直接的影响。井底钻压的改变不利于钻进，尤其在发生钻井卡钻的情况下，无法迅速将钻头在井底中脱离，这样会对相关设备造成不同程度的损坏。
4、基于目前勘探海底地质的钻井过程中出现的活动平台或钻探浮船上下升沉的周期性运动，会使井底钻压发生改变，井底钻压的改变不利于钻进，尤其在发生钻井卡钻的情况下，无法迅速将钻头在井底中脱离，这样会损坏相关设备情况，设计了本专利技术的技术方案。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供了一种勘探平台补偿系统，采用了钻柱补偿和基盘补偿相组合的补偿方式，解决了目前勘探海底地质的钻
2、本专利技术一方面，提供一种勘探平台补偿系统，包括井架、海底基盘、钻柱补偿装置、基盘补偿装置、气液控制系统、电控系统；
3、所述钻柱补偿装置上端与井架上部安装的滑轮组连接，所述钻柱补偿装置包括上框架、下框架、钻柱升沉补偿单元。
4、所述上框架和下框架滑动安装在井架上设置的导轨上，所述上框架安装在滑轮组下方；所述下框架的下部与顶部驱动钻井系统连接。
5、所述钻柱升沉补偿单元包括两组第一液压缸、第一气液蓄能器、第一气液压控制阀组、第一低压气瓶；所述两组第一液压缸设置在上框架与下框架之间，所述下框架通过第一液压缸与上框架连接；所述第一气液压控制阀组和第一气液蓄能器安装固定在上框架上，并通过管路与两组第一液压缸连接；所述第一低压气瓶通过管路分别连接于两组第一液压缸。
6、所述基盘补偿装置设置为两组，两组基盘补偿装置均包括有第二液压缸、第二气液蓄能器、第二气液压控制阀组、第二低压气瓶，所述第二液压缸、第二气液蓄能器、第二气液压控制阀组、第二低压气瓶之间通过管路连接；所述两组第二液压缸的活塞杆一端连接海底基盘，用于对海底基盘进行位移补偿。
7、本专利技术除上述记载的技术特以外，还在如下方面做了改进：
8、在一些实施例中，所述气液控制系统包括液压站、空气压缩机组、气瓶组、气体控制柜；所述液压站分别通过管路连接第一液压控制阀组和第二气液压控制阀组，所述空气压缩机组分别通过管路连接气瓶组和气体控制柜。
9、在一些实施例中，所述第一液压缸设置液压杆一端的腔室通过第一气液压控制阀组与第一气液蓄能器相连；第一液压缸的无杆腔室与第一低压气瓶相连；所述第一液压缸为钻柱提供补偿驱动力，并进行位移量补偿；在所述第一液压缸内集成位移传感器，用于实时检测第一液压缸的位移。
10、在一些实施例中，所述第一气液压控制阀组包括液压隔离阀、安全释放阀、补油泄放阀及第一液压缸侧压力传感器；所述第一气液压控制阀组电连接电控系统。
11、在一些实施例中，所述第一气液蓄能器通过管路（通过软管总成和硬管）连接气体控制柜；所述第一气液蓄能器用于隔离高压空气和液压油；所述第一气液蓄能器内部设置活塞和活塞传感器，所述活塞位置传感器用于检测活塞的位移。
12、在一些实施例中，所述第一气液蓄能器用于隔离高压空气和液压油；所述的上框架上设置锁紧装置；在钻柱补偿装置停机状态下，所述锁紧装置将上框架、下框架锁成一体结构。
13、在一些实施例中，所述电控系统配置有plc控制器和hmi界面。
14、本专利技术的另一方面，公开了一种勘探钻井平台的钻柱补偿方法，其钻柱补偿方法包括中位状态补偿、高位状态补偿、低位状态补偿；
15、s1、中位状态补偿：
16、钻柱补偿装置从锁紧状态转入补偿状态的初始位置，调节压力，使第一液压缸活塞位于行程中位，进入后续动态的高位或低位状态补偿；
17、s2、高位状态补偿：
18、当两组第一液压缸与船体随海浪下降时，惯性作用下第一液压缸的活塞维持原有位置，第一液压缸设置液压杆一端的腔室的容积增大，第一气液蓄能器内在低位状态补偿时被压缩的气体膨胀推动第一气液蓄能器中的液压油进入第一液压缸设置液压杆一端的腔室，第一气液蓄能器的活塞向一端移动，以维持钻柱位置不变；
19、s3、低位状态补偿：
20、当两组第一液压缸与船体随海浪上升时，惯性作用下第一液压缸的活塞维持原有位置，第一液压缸设置液压杆一端的腔室容积减小，第一液压缸设置液压杆一端的腔室中的液压油被挤入第一气液蓄能器中，第一气液蓄能器的活塞在液压油的作用下向一端运动，维持钻柱位置不变；
21、s4、通过上述三种方式，实现钻柱位移量的补偿。
22、本专利技术的有益效果：
23、1.本专利技术中采用了钻柱补偿和基盘补偿组合结构，分别对钻柱和基盘进行补偿，通过气瓶组、活塞式气液蓄能器、液压缸构成空气弹簧结构，实现船体上下升沉位移补偿。钻柱补偿时，平台随波浪升沉，锁紧装置松开，上下框架可以独立运动，第一液压缸缸筒与上框架随平台做上下运动，而第一液压缸的活塞杆、下框架、顶驱及钻柱基本不动，从而补偿了平台的升沉运动，提升了勘探平台在钻井过程中钻柱和海底基盘在钻探过程中的平稳性，提升了钻探的效率。
24、2.本专利技术钻柱升沉补偿单元采用两组第一液压缸、第一气液蓄能器、第一气液压控制阀组、第一低压气瓶组合设计，解决了目前勘探海底地质的钻井过程中出现的活动平台或钻探浮船上下升沉的周期性运动，造成钻压改变不利于钻进，使得钻头在井底中无法迅速脱离问题。本申请通过第一液压缸和第一气液蓄能器相互配合，实现了钻柱位移的补偿，有效的避免了钻探过程中对其他设备的损伤。
25、3.本专利技术为了更好的实现钻柱钻探过程中位移的有效补偿，基于钻柱在钻探过程中的低位、中位、高位三种状态给出三种状态下的钻柱补偿方法，实现了钻柱不同状态下的升沉位移补偿，满足了不同情况下补偿要求，提升了钻柱补偿的精准性。
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1.一种勘探平台补偿系统，其特征在于，包括井架(1)、海底基盘(2)、钻柱补偿装置(3)、基盘补偿装置(4)、气液控制系统、电控系统(8)；
2.根据权利要求书1所述的勘探平台补偿系统，其特征在于，所述气液控制系统包括液压站(61)、空气压缩机组(62)、气瓶组(63)、气体控制柜(64)；所述液压站(61)分别通过管路连接第一液压控制阀组和第二气液压控制阀组(43)，所述空气压缩机组(62)分别通过管路连接气瓶组(63)和气体控制柜(64)。
3.根据权利要求书1所述的勘探平台补偿系统，其特征在于，所述第一液压缸(331)设置液压杆一端的腔室通过第一气液压控制阀组(333)与第一气液蓄能器(332)相连；第一液压缸(331)的无杆腔室与第一低压气瓶(334)相连；所述第一液压缸(331)为钻柱提供补偿驱动力，并进行位移量补偿；在所述第一液压缸(331)内集成位移传感器，用于实时检测第一液压缸(331)的位移。
4.根据权利要求书1所述的勘探平台补偿系统，其特征在于，所述第一气液压控制阀组(333)包括液压隔离阀、安全释放阀、补油泄放阀及第一液
5.根据权利要求书2所述的勘探平台补偿系统，其特征在于，所述第一气液蓄能器(332)通过管路连接气体控制柜(64)；所述第一气液蓄能器(332)用于隔离高压空气和液压油；所述第一气液蓄能器(332)内部设置活塞和活塞传感器，所述活塞位置传感器用于检测活塞的位移。
6.根据权利要求书1所述的勘探平台补偿系统，其特征在于，所述的上框架(31)上设置锁紧装置(7)；在钻柱补偿装置(3)停机状态下，所述锁紧装置将上框架(31)、下框架(32)锁成一体结构。
7.根据权利要求书1所述的勘探平台补偿系统，其特征在于，所述电控系统(8)配置有PLC控制器和HMI界面。
8.一种勘探钻井平台的钻柱补偿方法，其钻柱补偿方法包括中位状态补偿、高位状态补偿、低位状态补偿；
...【技术特征摘要】
1.一种勘探平台补偿系统，其特征在于，包括井架(1)、海底基盘(2)、钻柱补偿装置(3)、基盘补偿装置(4)、气液控制系统、电控系统(8)；
2.根据权利要求书1所述的勘探平台补偿系统，其特征在于，所述气液控制系统包括液压站(61)、空气压缩机组(62)、气瓶组(63)、气体控制柜(64)；所述液压站(61)分别通过管路连接第一液压控制阀组和第二气液压控制阀组(43)，所述空气压缩机组(62)分别通过管路连接气瓶组(63)和气体控制柜(64)。
3.根据权利要求书1所述的勘探平台补偿系统，其特征在于，所述第一液压缸(331)设置液压杆一端的腔室通过第一气液压控制阀组(333)与第一气液蓄能器(332)相连；第一液压缸(331)的无杆腔室与第一低压气瓶(334)相连；所述第一液压缸(331)为钻柱提供补偿驱动力，并进行位移量补偿；在所述第一液压缸(331)内集成位移传感器，用于实时检测第一液压缸(331)的位移。
4.根据权利要求书1所述的勘探平...
【专利技术属性】
技术研发人员：李明龙，吴忠，
申请(专利权)人：青岛泰众能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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