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升沉补偿装置升沉补偿装置一般采用液压传动。(一)游动滑车与大钩间装设的升沉补偿装置1. 结构它主要有以下几部分:1)液缸两个液缸用上框架与游动滑车相连,随平台升沉而上下运动。2)活塞两个液缸中的活塞通过活塞杆与固定在大钩上的下框架连接,大钩载荷由 活塞下面的液压所支承。3)储能器储能器与液缸相通。储能器中有活塞,其下端的液体通过软管与液缸相通; 其上端的气体通过管线与储气罐相通。这样,液缸中液体压力由储能器中 气体压力所决定。调节气体压力即可以改变液体压力。4)锁紧装置用以将上下两个框架锁紧成一体,从而使游动滑车与大钩连接在一起,进 行起下钻工作。2. 工作原理1)正常钻井时:大钩上悬挂的钻柱总重量Q,井底钻压W和补 偿装置的液缸中的液压间的平衡关系式如下:2马念 + 珂 + (-0) = 0(1-1)将代入式(1-1)中,则可得:_qL-W (1-2)式中q 一每米钻柱的重量,N/m;L 一钻柱的全长,m;从式(1-2)啊看出蛙士芟匚二匚匕汪昱丙可加(1)为了保持钻压,只要保持液缸中的液体压力为一定值即可;而为了 调节钻压,只要调节储能器中进气压力即可。(2)为了实现自动送进,只要调节液缸中液体压力,使略小于整个钻柱 的悬重,并使液缸中活塞行程大于升沉位移即可。2)绳索作业时:当进行电测、试井等绳索作业时,因下入井内的器具很 轻,升沉补偿装置不能发挥作用,故应另加一根传感绳,使绳底端固定在 隔水管顶部,再通过大钩上悬挂的滑轮,将绳固定在井架底座上。这样, 传感绳作用在大钩上的拉力即相当于钻柱的悬重。因此,仍可发挥升沉补偿装置的作用,在绳索作业时,进行运动补偿。绳索作业时,送器具的工作绳,自绞车引出后,通过悬挂在大钩上的另一 个滑轮,下入井内。此滑轮与传感绳通过的滑轮保持一定距离,但都固定 在同一杆件上。由于钻井的升沉运动,因此传感绳的固定端及工作绳、绞车也随钻台上下 运动。这样,两绳在大钩处的滑轮上时松时紧,将引起两绳作用在大钩处 的拉力时大时小。但当升沉补偿装置液缸中的液压一定时,若传感绳松,拉力减小,则恒定 的液压推动活塞上行,带动大钩上提,使传感绳又恢复拉紧。而若传感绳 拉力增大时,则由于恒定压力比传感绳的拉力小,于是活塞及大钩被拉下 行,又可使传感绳放松。这样,即可使传感绳及工作绳均对大钩保持张力,又可使升沉运动得到补 偿,正常进行绳索作业。(二)天车上装设的升沉补偿装置1.结构天车升沉补偿装置主要由以下几部分组成:(1)浮动天车它通过滚轮在垂直轨道内移动。天车本身除具有普通天车的滑轮外,另多装有两个辅助滑轮,辅助滑 轮的轴与天车滑轮的轴之间用连杆连接。快绳及死绳分别通过两个辅助滑 轮引出。这样,当天车沿着垂直轨道移动时,只是辅助滑轮轴动作,而通过辅助滑 轮的钢丝绳与滑轮间无相对运动,可延长钢丝绳的寿命。(2) 主气缸它是支持浮动天车用的,相当于大型弹簧,共四个,倾斜放置,由甲 板上的压气机供气。(3) 液缸共两个,垂直放置,由甲板上油泵供油。它只作为液力缓冲用的安全 液缸,以克服大钩载荷的惯性影响。(4) 储能器它安装在井架上,有管路与四个主气缸相通,用以调节主气缸中的气体压 力。2.工作原理1) 补偿升沉由浮动天车来实现补偿。当浮动平台上升或下降时井架沿轨道上下运 动,主气缸中气体压缩或膨胀,相当于一个大弹簧,而天车及大钩基本 上保持不动,于是升沉运动得以补偿。2) 控制钻压司钻利用甲板上的调压阀,控制自空气罐至主气缸系统的空气压力,使井 底钻压调至合适值。3) 自动送进正常钻井时,将气缸中气压调节到略低于大钩上载荷,于是,浮动天 车在大钩载荷带动下,沿轨道下行,实现自动进尺。当浮动天车下行至 最低点时,司钻即放松绞车滚筒上钢丝绳,使浮动天车上行至最高点, 然后再继续自动进尺。4) 防止事故当大钩载荷突然减少或主气缸严重漏气时,可借助液缸支持着钻柱重量, 并使其减速,以防止事故,保证安全。5) 绳索作业绳索作业时,可另加一根传感绳,使其一段固定在隔水导管上,另一 端自井架外边引至浮动天车上,经滑轮后,再连到钻台的滚筒上。这样,传感绳随钻台运动而放松或缠紧,浮动天车在恒定气压下随之相 应地补偿运动,即可实现绳索作业时的升沉补偿。6)起下钻作业起下钻时,用锁紧装置将浮动天车锁住,使浮动天车不随起下钻柱而上下 滑行。(三)死绳上装设的升沉补偿装置1.结构它主要由以下几部分组成:1)定滑轮组死绳自天车引出后,先经过一个传感滑轮,将拉力大小变成电信号,传至 指重表,再穿过定滑轮组及动滑轮,最后,死绳端自定滑轮组引出固定在 死绳固定器上。2)动滑动组它可以在框架内移动,其行程大小和死绳拉力有关。动滑轮组的轴承座装 在行车上,行车上下均有滚轮,滚轮沿上下工字梁轨道滑行。动滑轮组前 面为固定在行车上的半月牙形拨叉,拨叉另一端与液缸的活塞杆相连。3)液缸液缸中有活塞,一端液体与低压储能器相通,另一端液体与高压储能器 相通。当死绳上拉力减少时,传感滑轮发出信号后,指令阀动作,活塞右端压 力增加,推动活塞向左移动,将滑轮组上的钢丝绳拉紧,活塞左端液 体流回低压储能器。当死绳上拉力增加时,指令阀动作后,活塞右端液体压力减低,活塞向右 移动,使死绳放松,直至达到恒定拉力,液体自活塞右端流回储能器。4)高压储能器储能器由压气机供气,上部有安全阀,下部有放气阀。5)低压储能器空气经滤清器,调节器沿管路进入低压储能器,其上部也有放气阀。6)控制台控制台上有压力表、指重表、动滑轮组行程指示灯、压力控制器、压气机 启动及停车机构等。2.工作原理借助调节储能器中气压来改变死绳拉力。再通过死绳上拉力的改变来调节 及保持井底钻压。此外,还可通过液压推动活塞移动来调节钢丝绳的有效长度。综合上述,死绳上装设的升沉补偿装置,由于需装设传感信号和传令等电 控制系统,结构比较复杂,所以应用较少。天车上装设的升沉补偿装置虽然占用甲板面积小,而且管线短,密封少, 不需要高压胶管,有不少长处,但因需特制大尺寸井架及天车,故应用也 不广泛。目前应用较多的是在游动滑车与大钩间装设的升沉补降装置,它不需要特 制井架及天车,游动滑车及大钩也是通用的。但其缺点是液缸密封多,液压油漏失问题严重,管路长,摩擦损失大等, 还有待进一步改进。
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