Плавучая буровая установка
Патент 746074
Авторы
Плавучая буровая установка
Иллюстрации
Реферат
4Я, 204) .8) А. П. Арбузов, В, И. Владимиров, Л, А. Кутаркин, B. В. Ру
В. Е, Тимофеев, Б. В. Шахоткин и И. H. Шейхот (72) Авторы изобретения (71) Заявитель Уральский завод тяжелого машиностроения им. Серго Орджоникидзе (54) ПЛАВУЧАЯ БУРОВАЯ УСТАНОВКА
Изобретение относится к морским плавучим буровым установкам, в частности к устройствам для компенсации перемещения кронблока при вертикальной качке бурового судна во время бурения.
Известна плавучая буровая установка
5 содержащая вышку, кронблок с осью и направляющую систему, компенсационный орган и пневмогидроаккумуляторы (13.
Известная установка обладает тем не40 достатком, что от качки перемещение крон.блока по вертикали в напраляюших созда ет значительные усилия, снижающие чувст.вительность компенсации, возникающие вследствие неравномерной нагрузки гидро цилиндров.
Известна плавучая буровая установка, содержащая вышку, кронблок с ocbro и иа правлякипую систему, компенсационные гидроцилиндры, обводные ролики и рыча ги Г23 .
Недостатком. известной установки явля» ется недостаточная надежность компенса» пни вертикальной качки.
Бель изобретения — повышение надежности компенсации вертикальной качки, за счет стабилизации нагрузки йа крюке, Указанная цель достигается тем, что направляющая система выполнена в виде двух установленных на оси кронблока коромысел; концы которых шарнирно соединены с рычагами, которые другими концами шарнирно соединены с вышкой, обводными роликами и компенсационными гидроцилиндрами расположенными по высоте относительно друг друга на расстоянии длины коромысла, причем расстояние от центра рычагов до оси вышки определяется по формуле в = (К -ф, где В - расстояние от центра рычагов до оси выш ки, мм;
К - длина плеча рычага, мм;
Я - длина хода компенсации вертикальной качки, мм.
На фиг. 1 - общий вид компенсатора перемещения кронблока плавучей буровой
3 746074 ф установки;на фиг. 2- разрез А-А фиг. 1; 23, За счет относительно большого объема на фиг. 3 — вид Е фиг. 1; на фиг. 4 — газа в баллонах пневмогидроаккумулято-! вид В фиг. 1; на фиг. 5 - кинематическм(ра 22, давление рабочей жидкости в пневсхема компенсатора, поясняющая матема- могидроаккумуляторе 22 и, соответствентическое уравнение лемнискаты, траекторию но, в рабочих полостях компенсационных которой описывает. точка подвеса оси крон- гидроцилиндров 2, поддерживается практиблока; на фиг. 6 - математическая кривая лем чески постоянным, независимо от положенискаты, вертикальный участок которой сия штока, убран он или полностью выописывает точка подвеса оси кронблока; двинут. Конкретная величина рабочего давна фиг. 7 — график параметров рычажной 10 лещи, в зависимости оТ величины рабочеи системы компенсатора с длиной хода 5,5м нагрузки на крюке талевого блока, регули.в зависимости от величины максимально руется системой управления 23. го отклонения Х „траектории Оси кронбло- ° 1 раекторию точки подвеса оси кронблока по отношению к вертикальной Оси выш- ка Описывается следующим уравнением лемКИ, 15 нискаты
Плавучая буровая установка содержит непревлнюшШс системр перемешении кРи,y=и сои(лтл jn — (yap- Е, 1- 1)(ij, Иноке 1, ссстоишуш из компенсеписинык "е нс д лиф гидроцилиндров 2, шарнирно Опирающихся .
Ф на элементы вы ки - Уточненное значение Ординаты У, соответ-, щ 20
Штоки 4 гидроцилиндров 2 ШФнирнО ствующее полученной абсциссе Х опреде соединены с верхними рычаг >H 5 " ниж ляется по формуле ними рычагами 6. Один конец верхних рычагов 5 шарнирно- оперт Йа подшипники 7, Я 2 зекрепленные не вышке 3, е не втором кк ш лек"4 тлрпт (яптя и „)-a()(p) s конце рйчагов 5 шарнирно подвешенЫ ко/
Где У Я со Я для участка ветви ЛемПР
Б центре коромысел 8 установлена нискаты С 3)
2 2
ocb 9 кронблока 1, на которои посажены близко к оси Ординат при у ((y (1) блоки 10. К нижним концам коромысел 8 30 . „. () () () и (4) и на фиг. 5, 6 и 7 следующие:
Х - текущая координата точки повеса оси 9 кронблока 1 по Оси абсцисс;
У текущая координата точки ПОдвеса к веРтикальной Оси вышки стоРоны от под- "О и 9 кронблока 1 по оси ординат, текущее расстояние до. точки подвеса оси 9 кронблока 1 от математического центра лемнискаты (середины хода компенботать на растяжение. Гидроцилийдр 2 мо-, - х сации );
К радиуС ВерХних 5 и нижних 6 рь нижним 6 рычагам.
"GP091 ъ,одовая 12 и неподвижная 13 ветви Е расстояние от оси 9 кронблока 1 талевого каната О блоков 1О кронблока 1 до крайних щарниров коромысел 8; прОпущены через ручьи обво@:йх рОликов, 5 2Е- расстояние между центрами край14 и 15, шарнирно установленных на осях них шарниров коромысла 8; верхних рычагов 5 и далее к буровой ле- С - расстояние от начала координат до белке 16 и к месту крепления Неподвижно- неподвижнь|х шарниров рычагов 5 и 6; го конца 17, 2С - расстояние между центрами ньк
Верхнйе рычаги 5 связаны в общую ра- подвижных шарниров рычагов 5 и 6.
50 му поперечинами 18, а нижние рычаги 6 А - расстояние от начала координат в общую раму поперечинами 19, а коромыс- до центра оси неподвижного шарнира ры ла 8 связаны в Общую раму поперечина- чагов 5 и 6 по вертикалц ми 20, для придания жесчкости направля- 2A - расстояние между центрами неподющей системе компенсатора, что особенно вижных шарниров рычагов 5 и 6 по вертиважно при бортовой качке бурового судна. кали;
Рабочие полости гидроцилиндров 2 тру- Б - расстояние от начала координат бопроводом 21 соединены с пневмогидро- (осин вышки) до центра неподвижного шарк аккумулятором 22 и системой управле пи пира рычагов 5 и 6 по горизонтали;
5 746074
2В-расстояние между центрами непод- действием волн, в процессе бурения сквавижных шарниров рычагов 5 и 6 rr0 гори- жины, происходит изменение нагрузки на зонтали крюке талевой системы и, соответственно, Ф с - угол наклона линии соединяюшей на оси 9 кронблока 1. Далее изменение
1 неподвижные шарниры рычагов 5 и 6, скреп- нагрузки передается через посредство на» ленных с вышкой к горизонтали; правляющей системы на штоки 4 компенЯ- вспомогательный угол, определяе- сационных гидроцилиндров 2. мый по формуле
p- =а ссоя Ьл. р
При движении бурового судна с вышкой 3 вниз, часть веса бурильной колонны передается на доло о и нагрузка на крюке талевой системы, а, следовательно, и на штоках 4, уменьшается. Происходит ггроцесс расширения газа в пиевмогидроаккум5читоре, а в конечном итоге, и выравнивания нагрузки на крюке талевой системы и на буровом долоте в забое скважины.
Параметры В, Р и А=Е рычажной сис .темы компенсатора в зависимости от необходимой точности вертикального пере1мещения, оси 9 кронблока 1, прй ходе компенсации, например, Н = 5500 мм определяется по графику (фиг. 7).
Формула изобретения
----Компенсатор конструктивно Моиет быть выполнен с Разреза ой попеРек на две Плаву ая буров у ановка, содерж части осью 9 кРонблока 1. В этом слУ- 4О шая вышку, кронблок с осью и направляючае, в центРе междУ двУМЯ коромыслами, шую систему, компенсационные гидроциУстанавливаетси дополнительно две или линдры, обводные ролики и рычаги, о тодна объединенная подвеска, соединяю- л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью цаи ocb подвижно1 о шари"Ра BeÐ H1 õ Ры повышения надежности компенсации верчагов 5 с осями 9 кронблока 1. 45 тикальной качки за счет стабилизации наДанный ваРиант констрУкции позволЯет грузки на крюке, направляюшая система снизить вдвое максимальн и изгиба оаий выполнена в виде двух у ано енных на момент1действУюший Hh ось 9 кРонблока. оси кронблока коромысел, кон1 ы которых и ТеМ caMbn4 уменьшить диаметр осп 9. шарнирно соединены с рычагами, которые
5о шарнирно соединены с вышкой обводными
Компенсат Р может бь1ть т кже вь1! Ролик,ми и компенащио„„ыми ги, опилин полнея с нижним отводом ходовой и не-, рами расположенными по высоте
1 подвижной ветвей талевого каната от крон- но друг друга на расс янии ины кор блока 1 чеРез обводные Ролики 14 и 15 мысла, причем расстояние от цен а рьРасположенные на кРайних шарниРах ниж- 55 чагов до оси вышки определяется по ф них Рычагов 6. муле:
Компенсатор работает следуюшим образом. При перемешении бурового судна, В= л -(— )
2 Н12 вместе с вышкой 3, вверх или вниз под
Н - длина хода компенсации вертикальной качки бурового судна;
Я вЂ” усилие от штока компеисацнонного 15 гидроцилин дра.
Для обеспечения вертикальности перемешения оси кронблока по траектории вет ви лемнискаты в трехзвенном механизме выполнены условия 2А-2Е.
29
Зависимость расстояния 2В, между центрами неподвижных шарниров рычагов
5 и 6 по горизонтали от вежийны хода —. компенсации Н и радиуса Р рычагов 5 и
6 определяется формулой 25
Так при движении бурового судна с выш» кой 3 вверх, часть нагрузки с бурового долота снимается, а нагрузка на крюке талевой системы и, соответственно, и на штоке 4, увеличивается. Следовательно, увеличчвается давление в рабочей полости гидроцилиндров 2, вследствие чего, рабочая жидкость по трубопроводу 21 перетекает в пневмогидроаккумулятор 22, Таким образом, шток 4, а следовательно и ось 9 кронблока 1 идет вниз, восстанавливая (компенсируя) свое первоначальное положение относительно дна водоема. Нагрузка на крюке талевого блока и на буровом долоте при этом, также восстанав ливается до исходного значения.
7 где  — расстояние от центра рычагов до оси вышки мм
У -. длина плеча рычага, мм
Н - длина хода компенсации вертикальной качки, мм.
46074
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1, Патент США № 3511476, кл. 254.-139 опублик. 1970.
2. Патент США % 3791628 кл. 254-182 опублик. 1974 (прототип),