升沉补偿装置

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：

将代入式（1-1）中，则可得：

从式（1-2）中可看出：

（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。