Натяжитель морского стояка Советский патент 1991 года по МПК E21B7/12 

И шбретение относится к бурению скважин с ПБУ, в частности, к устройствам для натяжения морских стояков

Цель изобретения - повышение надежности работы а счет снижения инерционных нагрузок н пневмогидроцилиндре при обрыве каната

На фи 1 изображен натяжитель морскою стояка, на фиг 2 - сечение А-А на фиг 1

Натяжитель морского стояка содержит пневмогидроцилиндр 1, в котором установ- лены поршень 2 с полым штоком 3 В полом штоке образованы надпоршневая 4 и под- поршневая 5 полости, заполненные жидкостью Нижняя часть пневмогидроцилиндра имеет крышку 6 с радиальным отверстием 7 для подачи воздуха высокого давления К нижней части пневмогидроцилиндра присоединены неподвижные блоки шкивов 8, а к свободному концу полого штока 3 - подвижные блоки шкивов 9 Между собой шкивы связаны канатом 10, тяговый конец которого прикреплен к морскому стояку (не показан) Натяжитель снабжен установленным в полости полого штока 3 патрубком II, жестко связанным с нижней частью пневмогидроцилиндра 1 посредством закрепления его в отверстии 12 крышки 6

Патрубок 11 в верхней части имеет закрепленный на нем стакан 13 с радиальными отверстиями 14 Под стаканом 13 патрубок выполнен с конической наружной поверхностью 15 с большим основа- нием со стороны стакана Последний устанавливается на упор патрубка и сверх) зажимается гайкой 16

Для центрирования патрубка 11 и стакана 13 относительно внутренней поверхности полого штока стакан снабжен бронзовым вкладышем 17 Поршень 2 выполнен с осевым ступенчатым отверстием для размещения патрубка 11 и гидравлической связи полости штока с подпоршневой полостью 5 Осевое ступенчатое отверстие имеет малую ступень с боковой поверхностью 18 и большую ступень с внутренней цилиндрической поверхностью 14 В малой ступени с зазором относительно поверхности 18 размещается патрубок 11 и через образованный кольцевой зазор осуществляется гидравлическая связь полости полого штока 3 с подпоршневой полостью 5

Поверхности 18 и 19 соответственно малой и большой ступеней осевого отверстия поршня имеют возможность взаимодействия соответственно с конической поверхностью 15 и наружной поверхностью стакана 13 в верхнем положении полого штока 3 Наружная поверхность поршня снабжена уплотнением 20 Полый шток 3 центрируется в пневмогидроцилиндре поршнем и подшипниковой втулкой 21, установленной в верхней части пневмогидроцилиндра и воспринимающей радиальные усилия от блока шкивов 9 Полый шток сверху закрыт крышкой 22, соединенной со штоком по резьбе В верхней части полый шток имеет впускное отверстие 23 с вентилем 24, расположенным между верхними торцами патрубка II и стакана 13 Вентиль 25 контролирует уровень жидкости в полом штоке

Над жидкостью в полом штоке образуется пневматическая полость 26 воздуха

высокого давления. Объем жидкости в полом штоке 3 уменьшается при перемещении последнего, причем с уменьшением жидкости в полом штоке соответственно увеличивается ее количество в подпоршневой полости 5 пневмогидроцилиндра за счет перетекания через кольцевой за.юр в отверстии малой ступени.

Для того, чтобы действовал гидрозатвор газовой полости 26, необходимо уровень жидкости в нем удерживать над малой ступенью отверстия поршня 2. Это возможно, когда высота столба жидкости при по ностью опущенном полом штоке отрем нет условию

/U,. ЯН.

|0|N. П

где/iv; - полный ход штока, мм;

S u -площадь сечения цилиндра,

i - площадь сечения штока, .

Натяжитель морского стояка работает следующим образом.

При качке ПБУ и смещении от точки бурения изменяется длина каната между стационарным блоком 8 и морским стояком (не показан). Изменение длины каната компенсируется ходом полого штока 3. Пот действием воздуха высокого давления в пневматической полости 26 полого штока последний стремится переместиться вверх, при этом жидкость вытесняется из над- поршневой полости 4 в подпоршневую полость 5 через кольцевой зазор, образо ванный в малой ступени отверстия поршня патрубком 11.

При рабочем режиме скорости перемещения штока 3 малы (0,01-0,04 м/с) и, как следствие, потери давления незначительны (0,1-0,2 мПа), а поскольку давления в гидравлической полости полого штока и в гидравлической полости пневмогидроцилиндра практически равны, усилие, создаваемое натяжителем в рабочем режиме, равно произведению подводимого давления на площадь полого штока минус потери на трение в уплотнениях (2-3%). В случае обрыва каната 10 скорость перемещения полого штока резко возрастает, поскольку противодействующая нагрузка падает до нуля. Вследствие этого возрастает и скорость

перетекания жидкости через кольцевой зашр между поверхностью 18 малой ступени отверстия поршня и патрубком 11.

С повышением скорости перетекания жидкости через указанный кольцевой зазор соответственно возрастают потери давления, что приводит к противодействию перемещения полого штока и снижению его скорости. В конце хода полого штока в зоне торможения поверхность конуса 15 и наруж0 ная поверхность стакана 13 одновременно совмещаются с поверхностями соответственно малой и большой ступеней осевого отверстия поршня 2. Тем самым завершается процесс торможения инерционных

5 нагрузок и происходит остановка полого штока.

Формула изобретения

Натяжитель морского стояка, включаю0 щи и пневмогидроцилиндр с поршнем, полым штоком, радиальным отверстием в нижней части для подачи воздуха высокого давления и с надпоршневой полостью, заполненной жидкостью, неподвижные блоки шки5 BOB канатов, слединенные с нижней частью пневмогидроцилиндра, и подвижные блоки шкивов со свободным концом полого штока, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы г счет снижения инерционных нагрузок в пневмоцилиндре

0 при обрыве каната, он снабжен установленным в полости штока и жестко связанным с нижней частью пневмогидроцилиндра патрубком с закрепленным в его верхней части стаканом, имеющим радиальные отверстия, поршень выполнен с осевым сту

5 пенчатым отверстием для размещения ка и гидравлической связи полости штока с подпоршневой полостью, а наружная поверхность патрубка под стаканом выполнена конической с большим основанием со стороны стакана, причем в верхнем положении штока коническая поверхность патрубка и наружная поверхность стакана имеют возможность взаимодействия соответственно с поверхностями малой и большей ступеней осевого отверстия поршня, шток в вер.ч5 ней части имеет впускное отверстие, расположенное между верхними торцами патрубка и стакана.

0

Фундамент портала

/ морскому стояку

Фиг.1

Изобретение относится к области бурения с плавучих буровых установок (ПБУ). Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности. Натя- житель включает пневмогидроцилиндр (П), состоящий из корпуса и крышки 6, к которой крепится неподвижный блок шкивов В П установлены поршень с полым што