1-钻柱升沉补偿系统及原理

五、钻柱升沉补偿系统及原理

钻柱升沉补偿系统按照其安装位置可分为多种形式,其中以游车与大钩之间的升沉补偿装置应用最为广泛。大钩的载荷不是直接作用在游车上,而是由补偿液缸来承受一部分。钻柱升沉补偿系统如图所示,补偿缸缸体与游车连接,活塞杆顶端有滑轮,钢丝绳绕过滑轮,一端固定在补偿缸缸体上,一端悬挂大钩。这种倍增程的安装方式可以缩短补偿油缸的行程,减小油缸长度。补偿缸承受的载荷为大钩载荷和大钩质量的总和。当钻井船随波浪做升沉运动时,游车带动液缸的缸体做周期性上下运动,而活塞与大钩则可基本保持不动。这时,整个钻杆柱质量为活塞下端的液体压力所支持,液体压力既可保持恒定又可调节。这样就可以实现控制钻杆柱的拉力大小、调节井底钻压的目的[。

如图2 所示,正常钻井时大钩上的力平衡方程为

F - Gg - F a + N = 0 (1)

式中, F 为大钩拉力,N ; G 为钻柱质量, kg ; g 为重力加速度,m/ s2 ; F a 为钻柱惯性力,N , F a =Ga ,其中, a 为钻柱运动加速度,和平台的运动有关; N为钻压N。