鎖定機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種用于工具單元（11）的升沉補(bǔ)償?shù)难b置，該工具單元經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)金屬線裝置（6）從安裝在平臺(tái)（2）上的桅桿（1）懸掛下來(lái)，每個(gè)金屬線裝置在第一端部處經(jīng)由附件（10）附接至桅桿并且經(jīng)由第一升沉補(bǔ)償單元（4，5，12）延伸，并且每個(gè)金屬線裝置（6）在其第二端部處附接至第二升沉補(bǔ)償單元（20；20’；20’’），該第二升沉補(bǔ)償單元連接到工具單元。第二升沉補(bǔ)償單元（20’，20’’）包括可移動(dòng)的補(bǔ)償裝置（31），該補(bǔ)償裝置在其第一端部處附接至金屬線裝置（6）并且該補(bǔ)償裝置在其第二端部處附接至工具單元（11）。第二升沉補(bǔ)償單元包括可釋放的鎖定裝置（30），通過該鎖定裝置能選擇性地阻止和允許補(bǔ)償裝置（31）的運(yùn)動(dòng)。鎖定裝置（30）包括鎖定螺栓（87），該鎖定螺栓具有窄的中央部（87b）以及位于鎖定螺栓的每個(gè)端部處的寬的臺(tái)肩部（87a）。連接元件（33）包括通孔（82），該通孔具有第一部分（82a）和第二部分（82b），第一部分具有比第二部分大的開度。
【專利說明】鎖定機(jī)構(gòu)
[0001]本發(fā)明涉及井作業(yè)，特別是與來(lái)自地下地層的碳?xì)浠衔锏纳a(chǎn)有關(guān)。更具體地，如在獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分中所公開的，本發(fā)明涉及一種用于移動(dòng)的船舶上的設(shè)備的升沉補(bǔ)償(heave compensation,波浪補(bǔ)償)的裝置。
[0002]本發(fā)明的【背景技術(shù)】
[0003]在從地下地層中的井中回收碳?xì)浠衔锲陂g，操作員有時(shí)必須在井中進(jìn)行工作。這樣的工作可以為維修或其他技術(shù)操作，諸如對(duì)管道進(jìn)行打孔、更換或再打孔、改變流量調(diào)節(jié)器、隔離生產(chǎn)區(qū)、監(jiān)控生產(chǎn)以及記錄壓力、流量和溫度。對(duì)于該工作的激勵(lì)因素是提高井的回收率。由集合術(shù)語(yǔ)“修井(well intervention,井干預(yù))”所指代的這項(xiàng)工作是難以從常規(guī)的表面平臺(tái)上執(zhí)行的，特別是當(dāng)涉及海底井時(shí)。眾所周知，海底井比平臺(tái)井維修得更少，且因此具有更低的回收率。因此，希望有適合于海底井的維修的系統(tǒng)。
[0004]在輕修井和重修井之間存在著區(qū)別。目前，借助于船舶上的金屬線操作進(jìn)行輕修井。重修井(其包括維修工作(intervention work)的整個(gè)范圍)通常由通過上升器(用于氣體和/或液體的管道)連接到井的一個(gè)特殊停泊的、半潛式鉆井平臺(tái)進(jìn)行。該特殊的鉆井平臺(tái)填補(bǔ)了普通鉆井平臺(tái)和使用金屬線操作進(jìn)行輕修井的船舶之間的空白，并且尤其與普通的鉆井平臺(tái)相比具有大大降低的成本。
[0005]為了進(jìn)一步優(yōu)化成本，因此希望這種特殊的鉆井平臺(tái)具有最大的靈活性，這樣使得，例如，除了進(jìn)行重修井，這種特殊的鉆井平臺(tái)也可使用金屬線操作的工具進(jìn)行輕修井。
[0006]眾所周知，浮動(dòng)的維修鉆井平臺(tái)具有通過用于補(bǔ)償波動(dòng)的升沉補(bǔ)償系統(tǒng)從塔架懸掛下來(lái)的鉆井機(jī)，該升沉補(bǔ)償系統(tǒng)可包括組合式提升和補(bǔ)償汽缸。塔架和汽缸安裝在甲板上。在一個(gè)普通的裝置中，鉆井機(jī)由金屬線(所謂的鉆頭線)懸掛，該金屬線繞過位于桅桿的頂部的導(dǎo)向輪，經(jīng)由位于汽缸的頂部的換向輪，到達(dá)位于桅桿的頂部的一個(gè)固定點(diǎn)。因此可通過使汽缸移動(dòng)而上下提升鉆井機(jī)，并且汽缸在一定的容許范圍內(nèi)也對(duì)鉆井平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，這樣使得當(dāng)進(jìn)行維修操作時(shí)使鉆井機(jī)盡可能保持穩(wěn)定。這種組合式提升和補(bǔ)償汽缸能夠處理大負(fù)荷，通常大約250噸。
[0007]例如，當(dāng)在海床上或在鉆井上升器內(nèi)部卸下大重量時(shí)，以及在鉆井過程中，使用這個(gè)裝置，并且當(dāng)需要補(bǔ)償?shù)母呔群涂刂茣r(shí)，該裝置能夠以被動(dòng)或主動(dòng)補(bǔ)償模式工作。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)包括W02007/145503A1，其描述了一種用于升沉補(bǔ)償?shù)难b置和方法。桅桿安裝在漂浮的船舶上，第一補(bǔ)償裝置通過金屬線裝置附接在桅桿一側(cè)上，并且金屬線裝置的另一端還連接至第二升沉補(bǔ)償單元，該第二升沉補(bǔ)償單元附接至工具單元以進(jìn)行鉆井操作。借助于纜柱(dollies)/杠桿臂使第二升沉補(bǔ)償單元和工具單元沿著桅桿中的導(dǎo)軌移動(dòng)。
[0009]存在關(guān)于修井平臺(tái)非常精確地補(bǔ)償平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的能力的迫切的需求。通常將升沉補(bǔ)償需求具體化為補(bǔ)償質(zhì)量變化、定位精度和速度極限的能力。但是，在已知的修井平臺(tái)中，組合式提升和補(bǔ)償汽缸的尺寸以及導(dǎo)向輪和換向輪中的摩擦使得滿足這些需求中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)變得困難。因此，需要一種能夠在升沉補(bǔ)償中獲得比通過已知的修井平臺(tái)的情況更高的精度的裝置。本發(fā)明滿足了這種需求并且另外具有其他的優(yōu)點(diǎn)。[0010]本發(fā)明的概述
[0011]因此，提供了一種用于工具單元的升沉補(bǔ)償?shù)难b置，該工具單元經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)金屬線裝置懸掛于安裝在平臺(tái)上的桅桿中，每個(gè)金屬線裝置在第一端部處經(jīng)由附件附接至桅桿并經(jīng)由第一升沉補(bǔ)償單元延伸，并且每個(gè)金屬線裝置在其另一個(gè)端部處附接至第二升沉補(bǔ)償單元，該第二升沉補(bǔ)償單元連接到工具單元，其特征在于，第二升沉補(bǔ)償單元包括可移動(dòng)的補(bǔ)償裝置，該可移動(dòng)的補(bǔ)償裝置在其第一端部處附接到金屬線裝置并且在其第二端部處附接到工具單元，并且第二升沉補(bǔ)償單元包括可釋放的鎖定裝置，通過該鎖定裝置可選擇性地阻止和允許補(bǔ)償裝置的運(yùn)動(dòng)。
[0012]在一實(shí)施方式中，補(bǔ)償裝置經(jīng)由連接單元附接至金屬線裝置并且經(jīng)由連接元件附接至工具單元，連接單元和連接元件相對(duì)于彼此是可移動(dòng)的，并且其中，鎖定裝置是可移動(dòng)的，以用于選擇性地且可釋放地限制連接單元和連接元件相對(duì)于彼此的運(yùn)動(dòng)。
[0013]在一實(shí)施方式中，鎖定裝置包括鎖定螺栓，該鎖定螺栓具有窄的中央部以及位于該螺栓的每個(gè)端部處的寬的臺(tái)肩部。
[0014]在一實(shí)施方式中，連接元件包括通孔，該通孔具有第一部分和第二部分，第一部分具有比第二部分大的開度。第一部分具有允許臺(tái)肩部通過的尺寸，而第二部分具有不允許臺(tái)肩部通過但是允許中央部通過的尺寸。在一實(shí)施方式中，第一部分具有圓形橫截面并且第二部分是細(xì)長(zhǎng)的。
[0015]在一實(shí)施方式中，金屬線裝置經(jīng)由安裝在桅桿的上部處的導(dǎo)向輪在第二升沉補(bǔ)償單元與第一升沉補(bǔ)償單元之間延伸，并且經(jīng)由第一升沉補(bǔ)償單元在導(dǎo)向輪與桅桿中的附件之間延伸。
[0016]在一實(shí)施方式中，第一升沉補(bǔ)償單元在第一端部處連接到平臺(tái)并且在第二端部處經(jīng)由換向輪和汽缸可移動(dòng)地附接至所述金屬線裝置。
[0017]在一實(shí)施方式中，裝置包括鎖定裝置，通過該鎖定裝置可選擇性地阻止補(bǔ)償裝置的運(yùn)動(dòng)，并且補(bǔ)償裝置作為基本上剛性的本體在工具單元與金屬線裝置之間傳遞載荷。
[0018]在一實(shí)施方式中，第一升沉補(bǔ)償單元用作主動(dòng)升沉補(bǔ)償器，而第二升沉補(bǔ)償單元用作被動(dòng)升沉補(bǔ)償器。
[0019]在一實(shí)施方式中，第二升沉補(bǔ)償單元是工具單元的整體部分(integral part)。第一和第二升沉補(bǔ)償單元優(yōu)選為液壓操作的。
[0020]第二升沉補(bǔ)償單元可快速且簡(jiǎn)單地安裝在任何鉆井機(jī)上，而不需要鉆井機(jī)的結(jié)構(gòu)改變。
[0021]附圖的綜述
[0022]在以下參照所附示意圖對(duì)優(yōu)選的、非限制的【具體實(shí)施方式】的描述中，將說明本發(fā)明的這些和其他典型特征，在所附示意圖中:
[0023]圖1示出了從一側(cè)觀看的帶有補(bǔ)償系統(tǒng)的桅桿；
[0024]圖2示出了從正面觀看的根據(jù)本發(fā)明的帶有補(bǔ)償裝置的桅桿；
[0025]圖3示出了圖2所示的桅桿和補(bǔ)償裝置，但是從另一側(cè)觀看的；
[0026]圖4a示出了從一側(cè)觀看的本發(fā)明的第一實(shí)施方式的截面，其中第二升沉補(bǔ)償單元中的汽缸處于縮回位置中；
[0027]圖4b示出了從正面觀看的圖4a所示的截面；[0028]圖4c對(duì)應(yīng)于圖4b，但是示出了第二升沉補(bǔ)償單元中的汽缸處于完全伸出位置中；
[0029]圖4d對(duì)應(yīng)于圖4b，但是示出了第二升沉補(bǔ)償單元中的汽缸處于中間位置中；
[0030]圖5a示出了從一側(cè)觀看的本發(fā)明的第二實(shí)施方式的截面，其中第二升沉補(bǔ)償單元中的汽缸處于縮回位置中；
[0031]圖5b示出了從正面觀看的圖5a所示的截面；
[0032]圖5c對(duì)應(yīng)于圖5b，但是示出了第二升沉補(bǔ)償單元中的汽缸處于完全伸出位置中；
[0033]圖5d對(duì)應(yīng)于圖5b，但是示出了第二升沉補(bǔ)償單元中的汽缸處于中間位置中；
[0034]圖6a示出了從一側(cè)觀看的本發(fā)明的第三實(shí)施方式的截面，其中第二升沉補(bǔ)償單元中的汽缸處于縮回位置中；
[0035]圖6b示出了從正面觀看的圖6a所示的截面；
[0036]圖7a和7b示出了分別從正面以及從一側(cè)觀看的處于未鎖定狀態(tài)的升沉補(bǔ)償裝置的第三實(shí)施方式；
[0037]圖7c和7d分別是圖7a和7b放大截面，并且圖7e是圖7d所示的內(nèi)容的截面圖；
[0038]圖8a和8b示出了鎖定狀態(tài)，其中運(yùn)動(dòng)阻尼器未起動(dòng)；
[0039]圖8c和8d分別是圖8a和8b的放大截面，并且圖8e是圖8d所示的內(nèi)容的截面圖；
[0040]圖9a和9b示出了其中可將鎖定螺栓拉到鎖眼之外的狀態(tài)，并且圖9c是圖9b所示的內(nèi)容的放大截面圖；以及
[0041]圖1Oa和IOb示出了通過將鉆井機(jī)和鉆柱旋擰在一起以減輕質(zhì)量的位置，所謂的“螺紋-節(jié)省(thread-saver)”功能,并且圖1Oc是圖1Ob所示的內(nèi)容的放大截面圖。
[0042]優(yōu)選實(shí)施方式的描述
[0043]圖1示出了桅桿I位于甲板2上，例如，在修井平臺(tái)或鉆井平臺(tái)(未示出)上。將主動(dòng)升沉補(bǔ)償汽缸7和儲(chǔ)蓄器(accumulator,儲(chǔ)能器)8以及組合式提升和升沉補(bǔ)償汽缸4安裝在甲板2上。升沉補(bǔ)償汽缸4在其上端配備有用于提升金屬線6的換向輪5。通常有4根或6根平行延伸的提升金屬線6。
[0044]參見圖2，組合式提升和升沉補(bǔ)償汽缸4具有沖程d的長(zhǎng)度，其中汽缸桿12處于完全伸出位置中。換向輪的完全縮回和完全伸出位置分別由參考標(biāo)號(hào)5和5’表示。
[0045]在示出的實(shí)施方式中，桅桿以眾所周知的方法構(gòu)造成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，并且因此將不在此更詳細(xì)地描述。類似地，升沉補(bǔ)償裝置由流體儲(chǔ)存器、調(diào)節(jié)閥和系統(tǒng)、氣罐以及液壓動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)。這些部件對(duì)于技術(shù)人員是眾所周知的并且因此沒有在此更詳細(xì)地提及。
[0046]桅桿以已知的方式配備有用于鉆井機(jī)11的導(dǎo)軌9。此外,參見圖2和圖3,金屬線6通過錨具(anchorage) 10連接至桅桿的上部。金屬線6經(jīng)由組合式提升和升沉補(bǔ)償汽缸4的汽缸桿12上的換向輪5從錨具10延伸，經(jīng)由位于桅桿的頂部處的導(dǎo)向輪3向前且然后向下至連接到鉆井機(jī)11的補(bǔ)償器20。圖2示出了位于抵靠甲板2的較低位置中的組合式鉆井機(jī)11和補(bǔ)償器20，而在圖3中這些單元從甲板略微升高。
[0047]下文描述了補(bǔ)償器的三個(gè)實(shí)施方式
[0048]第一實(shí)施方式:
[0049]參見圖4a至圖4d，補(bǔ)償器20包括直接連接在鉆井機(jī)11與提升金屬線的連接桿24之間的兩個(gè)汽缸22a，b。通過合適的附件25將提升金屬線(在圖4a至圖4c中未示出)連接至連接桿24。圖4a進(jìn)一步示出了附接至鉆井機(jī)11的臺(tái)車21，以用于與如上所述的塔架導(dǎo)軌接合。
[0050]汽缸22a，b配備有鎖23，使用該鎖可在不使用系統(tǒng)的時(shí)候?qū)⑵祖i定在縮回位置中。來(lái)自鉆井機(jī)11的載荷通過汽缸22a，b和連接桿24傳遞到提升金屬線。
[0051]圖4a，b示出了汽缸22a，b處于縮回位置中。圖4c示出了汽缸22a，b處于完全伸出位置中，而圖4d不出了汽缸22a, b處于中間位置中。參考標(biāo)號(hào)26表不汽缸的相應(yīng)的汽缸桿。
[0052]用于升沉補(bǔ)償汽缸22a，b的流體儲(chǔ)存器和控制單元與現(xiàn)有技術(shù)一致并且因此沒有在此更詳細(xì)討論。
[0053]第二實(shí)施方式:
[0054]參見圖5a至圖5d，補(bǔ)償器20’包括連接在鉆井機(jī)11 (經(jīng)由連接件29)與用于提升金屬線的連接桿28 (在圖5b至圖5d中僅示出了用于金屬線的附件25)之間的汽缸27。圖5a還示出了附接至鉆井機(jī)11的臺(tái)車21，以用于與如上所述的塔架導(dǎo)軌接合。
[0055]汽缸27配備有鎖23，使用該鎖可在不使用補(bǔ)償器20’的時(shí)候?qū)⑵祖i定在收縮位置中。來(lái)自鉆井機(jī)11的載荷可通過汽缸27和連接桿28傳遞到提升金屬線。
[0056]圖5a，b示出了汽缸27處于縮回位置中。圖5c示出了汽缸27處于完全伸出位置中，而圖5d不出了汽缸27處于中間位置中。參考標(biāo)號(hào)26表不汽缸的汽缸桿。用于升沉補(bǔ)償汽缸27的流體儲(chǔ)存器和控制單元與現(xiàn)有技術(shù)一致并且因此沒有在此更詳細(xì)討論。
[0057]第三實(shí)施方式:
[0058]參見圖6a至圖10c，補(bǔ)償器20’ ’包括安裝至用于提升金屬線的連接件32的補(bǔ)償汽缸31 (也稱之為運(yùn)動(dòng)阻尼器)。圖6a和6b還示出了附接至鉆井機(jī)11的臺(tái)車21，以用于與如上所述的塔架導(dǎo)軌接合。在連接件32上安裝有鎖30 (例如，該鎖是通過致動(dòng)器86液壓操作的)，該鎖能夠?qū)⑦B接件32和位于下方的連接元件33連接在一起，鉆井機(jī)11從該連接元件懸掛下來(lái)。當(dāng)該鎖處于鎖定位置中并且不使用補(bǔ)償器20’’時(shí)，鎖30承受所有的載荷，這樣使得來(lái)自鉆井機(jī)的載荷通過連接元件33、液壓操作鎖30和連接件32傳遞到提升金屬線。圖6a，b示出了這樣一種鎖定位置，S卩，其中汽缸31處于縮回位置并且是不起作用的。
[0059]用于升沉補(bǔ)償汽缸31的流體儲(chǔ)存器和控制單元與現(xiàn)有技術(shù)一致并且因此沒有在此更詳細(xì)討論。
[0060]圖7a至圖1Oc為補(bǔ)償汽缸31、連接件32、連接元件33以及這些部件之間的不同構(gòu)造的連接的進(jìn)一步圖示。
[0061]補(bǔ)償汽缸31和金屬線6緊固至連接件32，該連接件包括隔開布置并且通過上螺栓81和下螺栓83固定在一起的兩個(gè)板元件32a，b。鎖30 (連同其液壓致動(dòng)機(jī)構(gòu))也附接至連接件(沒有示出液壓連接線，因?yàn)樗鼈兪乾F(xiàn)有技術(shù))。鎖30包括殼體30’，該殼體帶有鎖定螺栓87、鎖定螺栓汽缸88和用于鎖定螺栓的位置傳感器89。鎖定螺栓87具有中央窄部87b和位于每個(gè)端部處的寬部(凸緣)87a。
[0062]在這個(gè)示出的實(shí)施方式中，連接元件33還具有板形式，并且布置在連接件的板元件32a，b之間，以這樣的方式使得其是可移動(dòng)的。補(bǔ)償汽缸31 (其殼體緊固至連接件)的汽缸桿26通過緊固螺栓84牢牢地固定至連接元件33。連接元件33設(shè)置有適于接收鎖定螺栓87的貫通的“鎖眼”82。鎖眼82是細(xì)長(zhǎng)的并且具有下部82a，該下部具有比鎖眼的位于上方的、略微較窄部82b大的開度。
[0063]鎖定螺栓87的寬端部87a具有這樣一種橫截面尺寸，即，該橫截面尺寸允許鎖眼的下面的寬部82a穿過并且進(jìn)入側(cè)板32a，b中的相應(yīng)的支撐孔37中，但是不允許位于上方部82b穿過。鎖定螺栓的中央窄部87b具有這樣一種橫截面尺寸，即，該橫截面尺寸允許鎖定螺栓在鎖眼中、也在略微較窄部82b中上下移動(dòng)。
[0064]圖7a至圖7e示出了未鎖定狀態(tài)。鎖定螺栓87已經(jīng)完全從連接元件33中的鎖眼82退出，由此允許連接元件33在連接件32中的兩個(gè)側(cè)板32a，b之間移動(dòng)。通過汽缸桿26連接至補(bǔ)償汽缸31的連接元件33可在下部位置(如所示的)和上部位置之間移動(dòng)，該下部位置和上部位置分別由上臺(tái)肩85和下臺(tái)肩90以及下(止擋)螺栓83限制。該圖示出了當(dāng)連接元件33處于完全較低位置中時(shí)，該連接元件將通過臺(tái)肩85擱置在兩個(gè)下螺栓83上，在補(bǔ)償汽缸31萬(wàn)一故障的情況下，這將防止鉆井機(jī)落下。當(dāng)汽缸沖程減小至大約一半沖程(與圖7a至圖7d所示的相比較)時(shí)，系統(tǒng)將處于用于運(yùn)動(dòng)阻尼的位置中。
[0065]圖8a至圖Se示出了其中不使用運(yùn)動(dòng)阻尼器31的鎖定狀態(tài)。系統(tǒng)被鎖定，這樣使得所有載荷經(jīng)過鎖定螺栓而不會(huì)影響運(yùn)動(dòng)阻尼器。載荷從鉆井機(jī)(未示出)懸掛下來(lái)并且傳遞到連接元件33。連接元件33從鎖定螺栓懸掛下來(lái)，該鎖定螺栓位于連接件32的側(cè)板32a,b中的孔中。從鎖定螺栓87開始，載荷經(jīng)過這兩個(gè)側(cè)板向上至將提升金屬線連接到連接件32的上螺栓81。這是一個(gè)用于鉆井和升高/降低鉆柱的懸掛系統(tǒng)的常規(guī)結(jié)構(gòu)。
[0066]圖9a至圖9c示出了其中下連接元件33被升起至鎖眼82中的最大高度，這樣鎖定螺栓臺(tái)肩87a與鎖眼的寬部82a彼此對(duì)齊。這是能將鎖定螺栓87拉到鎖眼82之外的唯一位置。通過配備有沖程傳感器89的汽缸88水平地移動(dòng)(拉動(dòng))鎖定螺栓，這樣使得存在對(duì)螺栓是否與鎖眼可鎖定接合的控制。借助于補(bǔ)償汽缸31完成連接元件33的這個(gè)提升。如上所述，圖9a至圖9c還示出了鎖眼的下部尺寸(直徑)是如此大的使得鎖定螺栓可通過鎖眼水平移動(dòng)。在鎖眼的上部、較窄部分中，因?yàn)榕_(tái)肩在端部具有增大的直徑，所以在水平方向上移動(dòng)鎖定螺栓是不可能的。然而，鎖定螺栓在鎖眼中自由地豎直移動(dòng)，貫穿鎖眼的整個(gè)長(zhǎng)度。在圖9c中的截面圖示出了鎖定螺栓一半脫離接合。可看到鎖定螺栓在兩個(gè)端部處均具有比中心部87b的直徑大的直徑的臺(tái)肩87a。臺(tái)肩的直徑適合連接件32的支撐孔37以及連接元件中的鎖眼的下部82a。
[0067]圖1Oa至圖1Oc示出了其中鎖定螺栓被鎖定的狀態(tài)，但是阻尼汽缸31 (在圖1Oa至圖1Oc中未示出)以小的沖程被致動(dòng)，這樣使得鎖定螺栓大致在鎖眼82的中間。這是一個(gè)用于在鉆井機(jī)和鉆桿旋擰在一起時(shí)降低重量的位置，所謂的“螺紋-節(jié)省”功能。
[0068]補(bǔ)償器21’ ’的任務(wù)是將已經(jīng)被降低到井中的工具保持在準(zhǔn)確的位置中而不使安裝在井中的設(shè)備承受通常大于+/-500kg的重量，同時(shí)借助于組合式提升和升沉補(bǔ)償汽缸4(具有相關(guān)的儲(chǔ)罐和其他必需的已知設(shè)備(未示出))而使主升沉補(bǔ)償正在進(jìn)行中。具有補(bǔ)償汽缸31的補(bǔ)償器21’’從主補(bǔ)償器4獲得阻尼的“峰值”。
[0069]補(bǔ)償器21’ ’因此可至少具有下述兩種功能:
[0070]a)抑制/最小化豎直運(yùn)動(dòng)和控制/最小化由可向下降低至井中的工具作用在井內(nèi)部的部件上的載荷；以及
[0071]b)當(dāng)鉆井機(jī)的軸和鉆桿的頂部旋擰在一起時(shí)減小它們之間的載荷。(螺紋-節(jié)省)[0072]盡管補(bǔ)償器21’ ’在此被描述為由可移動(dòng)地布置在連接件32的兩個(gè)側(cè)板32a，b之間的下連接元件33組成，但是本發(fā)明不應(yīng)限于這種設(shè)計(jì)，作為一種變型，可為倒置的構(gòu)造，其中下連接元件具有兩個(gè)側(cè)板并且連接件包括一個(gè)可移動(dòng)地布置在兩個(gè)側(cè)板之間的元件。本發(fā)明也不應(yīng)限于板形元件。
[0073]實(shí)施方式所共有的特征:
[0074]當(dāng)在海床上或在鉆井上升器內(nèi)部卸下大的載荷時(shí)以及在鉆井的過程中，使用組合式提升和升沉補(bǔ)償汽缸4以及相關(guān)的部件(在下文中也稱之為階段I)。在這樣的情況下，不需要使用補(bǔ)償器20，20’，20’ ’，即，通過它們相應(yīng)的鎖定機(jī)構(gòu)23，30來(lái)鎖定汽缸。
[0075]對(duì)于升沉補(bǔ)償，可在被動(dòng)補(bǔ)償模式或主動(dòng)補(bǔ)償模式下操作階段I。
[0076]在需要補(bǔ)償?shù)母呔群涂刂频那闆r下(例如，在修井的過程中)，將在主動(dòng)補(bǔ)償模式下操作階段I。階段I因此將能夠?qū)崿F(xiàn)降至某一最小水平的升沉補(bǔ)償。
[0077]為了進(jìn)一步增加敏感度和精度并且確保鉆井機(jī)的動(dòng)力不會(huì)超過限定的最小值，與階段I 一起使用補(bǔ)償器20，20’，20’’(下文中也稱之為階段2)。階段2則起被動(dòng)升沉補(bǔ)償器的作用。階段2中的補(bǔ)償器(可具有相對(duì)短的沖程長(zhǎng)度)構(gòu)造成使得將汽缸活塞保持靜止直至以預(yù)定的重量加載。當(dāng)達(dá)到這樣預(yù)定的重量時(shí)，階段2中的補(bǔ)償器將通過使汽缸桿26縮回或者伸出來(lái)補(bǔ)償。
[0078]存在對(duì)階段2的需要的情況的實(shí)例包括將較輕的設(shè)備卸下在外殼和海底安全閥內(nèi)。
[0079]這種類型的兩階段升沉補(bǔ)償器因此可非常精確地補(bǔ)償桅桿的運(yùn)動(dòng)。在給定的操作參數(shù)范圍內(nèi)(例如，平臺(tái)的最大升沉運(yùn)動(dòng))，組合式階段I和階段2可補(bǔ)償相對(duì)小的重量變化并且以有限的速度獲得顯著的定位精度。如上所述，組合式提升和補(bǔ)償汽缸通?？商幚泶蠹s250噸的載荷。在這樣的背景中，相對(duì)小的重量變化可為大約是500kg，并且定位精度可為大約±10cm。
[0080]階段I可處理大的載荷以及大部分的升沉。然而補(bǔ)償器20，20’，20’’(階段2)基本上小于階段I因此產(chǎn)生更少的包覆摩擦。另外，階段2中的補(bǔ)償器位于鉆井機(jī)11的頂部，這樣使得它不會(huì)隨之帶有除了補(bǔ)償器20，20’，20’ ’中的摩擦之外的其他摩擦，并且一些可能地來(lái)自井。
[0081]補(bǔ)償器20，20’，20’’因此能夠?qū)?lái)自階段I的載荷幅值降低至位于質(zhì)量變化補(bǔ)償?shù)囊蠓秶鷥?nèi)的載荷振動(dòng)。
[0082]根據(jù)本發(fā)明功能的裝置以這樣的方式而用作一個(gè)兩階段升沉補(bǔ)償器，其中組合式提升和升沉補(bǔ)償汽缸4 (階段I)處理大的載荷，而補(bǔ)償器20，20’，20’’(階段2，其具有較好的敏感度和較高的精度)能夠補(bǔ)償比階段I所適于補(bǔ)償?shù)妮d荷小的載荷。
[0083]在一實(shí)施方式中，補(bǔ)償器20，20’，20’’設(shè)計(jì)成所能補(bǔ)償?shù)妮d荷可為提升系統(tǒng)的載荷能力的大約8%至10%。
[0084]應(yīng)該意識(shí)到的是，用于升沉補(bǔ)償?shù)难b置可用于除了修井之外的目的。
[0085]已包括上述說明書中的數(shù)值來(lái)說明本發(fā)明的應(yīng)用，并且不應(yīng)該被視為是本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于工具單元(11)的升沉補(bǔ)償?shù)难b置，所述工具單元經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)金屬線裝置(6 )從安裝在平臺(tái)(2 )上的桅桿(I)懸掛下來(lái)，每個(gè)金屬線裝置在第一端部處經(jīng)由附件(10)附接至所述桅桿并經(jīng)由第一升沉補(bǔ)償單元(4，5，12)延伸，并且每個(gè)金屬線裝置(6)在所述金屬線裝置的第二端部處附接至第二升沉補(bǔ)償單元(20 ;20’ ；20’’)，所述第二升沉補(bǔ)償單元附接至所述工具單元， 其特征在于 所述第二升沉補(bǔ)償單元(20 ’;20 ’ ’)包括能移動(dòng)的補(bǔ)償裝置(31)，所述補(bǔ)償裝置在所述補(bǔ)償裝置的第一端部處附接至所述金屬線裝置(6)并且在所述補(bǔ)償裝置的第二端部處附接至所述工具單元(11 )，并且所述第二升沉補(bǔ)償單元包括能釋放的鎖定裝置(30)，通過所述鎖定裝置能選擇性地阻止和允許所述補(bǔ)償裝置(31)的運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述補(bǔ)償裝置(31)經(jīng)由連接單元(32)附接至金屬線裝置(6)并且經(jīng)由連接元件(33)附接至所述工具單元(11)，其中，所述連接單元(32)和所述連接元件(33 )相對(duì)于彼此是能移動(dòng)的，并且其中，所述鎖定裝置(30 )是能移動(dòng)的以用于選擇性地且能釋放地限制所述連接單元(32)和所述連接元件(33)相對(duì)于彼此的運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述鎖定裝置(30)包括鎖定螺栓(87)，所述鎖定螺栓具有窄的中央部(87b)以及位于所述螺栓的每個(gè)端部處的寬的臺(tái)肩部(87a)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述連接元件(33)包括通孔(82)，所述通孔具有第一部分(82a)和第二部分(82b)，所述第一部分具有比所述第二部分大的開度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述裝置，其中，所述第一部分(82a)具有允許所述臺(tái)肩部(87a)通過的尺寸，而所述第二部分(82b)具有不允許所述臺(tái)肩部通過但是允許所述中央部(87b)通過的尺寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述裝置，其中，所述第一部分(82a)具有圓形橫截面并且所述第二部分(82b)是細(xì)長(zhǎng)的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述金屬線裝置經(jīng)由導(dǎo)向輪(3)在所述第二升沉補(bǔ)償單元與所述第一升沉補(bǔ)償單元之間延伸，所述導(dǎo)向輪安裝在所述桅桿的上部處，并且所述金屬線裝置經(jīng)由所述第一升沉補(bǔ)償單元在所述導(dǎo)向輪與所述桅桿中的所述附件之間延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述第一升沉補(bǔ)償單元在第一端部處連接到所述平臺(tái)并且在第二端部處經(jīng)由換向輪(5)和汽缸(4，12)能移動(dòng)地附接至所述金屬線裝置。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，包括鎖定裝置(23)，通過所述鎖定裝置能選擇性地阻止所述補(bǔ)償單元(22a，b ；27)的運(yùn)動(dòng)，并且所述補(bǔ)償單元作為基本上剛性的本體在所述工具單元與所述金屬線裝置之間傳遞載荷。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述第一升沉補(bǔ)償單元(4，5，12)用作主動(dòng)升沉補(bǔ)償器，而所述第二升沉補(bǔ)償單元(20，20’，20’’)用作被動(dòng)升沉補(bǔ)償器。
【文檔編號(hào)】E21B19/09GK103874823SQ201280050277
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月11日
【發(fā)明者】耶魯爾夫·奧特斯蘭德 申請(qǐng)人:阿克Mh股份有限公司