Плавучая буровая установка Советский патент 1980 года по МПК E21B15/02 E02D17/16 

(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 содержащая вьпику, кронблок с осью и направляющую систему, компенсационный орган и пневмогидроаккумуляторьг . Известная установка обладает тем не«. достатком, что от качки перемещение крон блока по вертикали в напраляющих создает значительные усилия, снижающие чувств вительность компенсации, возникающие вследствие неравномерной нагрузки цилиндров. Известна плавуч буровая устансдака, содержащая вышку, кронблок с осью и напрйвляюэд5чо систему, компенсационные гидрсадиландрь, обводные ролики и рычаги C2J. НедостаткомГ известной устанойкй является недостаточная надежность компенса 0ИИ вертикальной качки. Цель изобретения - повышение надежности компенсации вертикальной качки, за счет стабилизации нагрУЗКИ на крюке. Указанная целв 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 гигрсщилиндрами расположенными по высоте относительнорруг друга на расстоянии длины коромЬ1Сла, причем расстояние от центра рычагов до оси вьпики определяется по формуле . , где В - расстояние от центра рычагов до оси вышки, мм; и - длина плеча рычага, мм; j «. длина хода компенсации вертикальной качки, мм. На фиг. 1 - общий вид компенсатора керемешения кронблока плавучей 3746 установки;на фиг. 2 - разрез А-А фиг, 1; на фиг. 3 - вид Б фиг. 1;на фиг.4 вид В фиг. 1; на фиг. 5 - кинематическая. схема компенсатора, поясняющая математическое уравнение лемнискаты, траекторию которой описывает, точка подвеса оси кронблока; на фиг. б - математическая кривая лем нискаты, вертикальный участок шторой описывает точка подвеса оси кронблока; на фиг. 7 - график параметров рычажной системы компенсатора с длинЬй хода 5,5м .в зависимости от величины максимально го отклонения Х траектории оси кронблока по отношению к вертикальной оси выш. ки.-, , Плавучая буровая устанойка содержит направляющую систему перемещения 1фОН- блока 1, состоящую из комп ейсацйбнных гйдроцилингфов 2, шарййрно опи|зшотвхся на элементы вышки 3. Штоки 4 гидроцилинрров 2 шйрШфнй . соединены с верхними рычагами 5 и гшж ними рычагами 6. Один койец верхних рычагов 5 шарн1фно опёрт на йошшники 7, закреплеш ые на вышке 5, а на втором конце рЫчагов 5 шарнир но подвешены ко™ ромысла 8. В центре коромысел 8 установлена ось 9 кронблока 1, на которой посажены блоки 1О. К нижним концам коромысел S V uiapHHpKo крепятся концы нижних рычагов 6, вторые концы которых шарнирно оперты на подшипники 11, закрепленные на вышке 3 с противополоясной по отношению к вертикальной оси вьлнкй стороны от под шипников 7 верха с рычагов В,- -. , Гивроцишшяры 2 могут быть установле ны таким образом, чтс их штоки будут работать -ш растяжение, Гидроцилинщ 2 мо жет быть установлен и к верхним 5 или нижним 6 рычагам.-- . . - Ходовая 3,2 и непойвижная 13 ветви талевого saitaTa о блоков 10 кронблока 1 проп5тцёаы через ручьи обвойгьк золиков 14 и 15, шарнирно установленных на осях верхних рычагой 5 и далее к буровой лебедке 16 и ж месту крапяени:й неподвижно го конца 17, Верхние рычаги 5 саЧзаны в общую ра му поперечинами 18, а рычаги 6 в общую раму поперечинами 19, а коромы ла 8 связань в общую раму поперечинами 2О, для придания жесткостинаправляющей системе компенсатора, что особенно важно при бортовой качке 6yjjOBoro судна, -- Рабочие полости гидроцилинщэов 2 трубопроводом 21 соединены с пнёвмогидроаккумулятором 22 и системой управлегош 4-4 23. За cfier относительно большого объема газа в баллонах пневмогидроаккумулятора 22, давление рабочей жидкости в пне&могияроаккз муяяторе 22 и, соответственно, в рабочих полостях ксыпенсационных гидрощшин/рОБ 2, поддерживается практичес1Ш постоянным, независимо от положерия штока, убран он или полностью вы- : двинут. Конкретная величина рабочего давления, Б зависимости от величины рабочей нагрузкзй на крюке талевого блока, регулируется системой управления 23. Тр кторию точки подвеса оси кронблока онисьтвается следующим уравнением лемmicicaTbi:. -С Х .() -(il Уточненное значение ординать У, йо(Угвет-, ствующее полученной абсциссе X опреде-.. ляется по формуле У V4«ws;4() -с/ (г) дё y,jp R COSJ3 для участка ветви лемнискать 23 близкок оЬи ординат при X У (4 Обозначения в фор 1уяах (1) (2) (3) и (4) и на фиг. 5, 6 и 7 следующие: , X - текущая координата точки подвеса оси 9 кронблока 1 по оси абсцисс; У « текущая координата точки подвеса оси 9 кронблока 1 по оси ординату г текущее расстояние до.точки подве са оси 9 кронблока 1 от математического центра лемнискаты (середины хода компенсации Н); ..,.. ij - раряус верхнкос 5 и нижних 6 ры;чйгов,- -;;/, I Ё расстояние от оси 9. кронблока 1 до крайних шарниров коромысел 8; 2Ё - расстояние между центрами крайних шарниров корс лысла 8; С - расстояние от начала координат до неподвижных щарнйров рычагов 5 и 6; 2С - расстояние между центрами неподвижных шарниров рычагов 5 и 6, А - расстояние от начала координат до центра оби неподвижного шарнира рычагов 5 и 6 по вертикали; 2А - расстояние между центрами неподвижных шарниров рычагов 5 .и 6 по вертикали; . В - расстояние от начала координат (осн вышки) до центра неподвижного щарнира рычагов 5 и 6 по горизонтали;

57460746

2В - расстояние между центрами непод- действием волн, в процессе бурения сквавижных шарниров рычагов 5 и 6 по гори- живы, происходит изменение нагрузки на зонтали;крюке талевой системы и, соответственно,

0,- угол наклона линии соединяющейна оси 9 кронблока 1. Далее изменение

неподвижные шарниры рычагов 5 и 6, скреп-д нагрузки, передается через .посредство па

ленных с вышкой к горизонтали;

- вспомогательный угол, определяемый по формуле QIC COS . . , Н - длина хода компенсации вертикальной качки бурового Q- усилие от штока комцейседйонного гищ)оцилиндра. Для обеспечения вертйкапьщнгги перемещения оси кронблока по траекторни ве-п. аи лемнискаты в -фехзвенном механизме вьшолпены услошш ., Зависимость расстояния 2В, меладу центрами неподвижных шарниров рычагов 5и 6 по горизонтали от величины хода компенсации Н и радиуса Р рычагов S w 6определяется формулой

Параметры В, Р и рычажной сйс-« темы компенсатора в зависимости от необходимой точности вертикального переt мещения оси 9 кронблока 1, при ходе .компенсации, например, Н 550О шл ой ределяется по графику (фиг. 7).

- -Компенсатор конструктивно быть вьгаолнен с разрезанной поперек йа две части осью 9 кронблока 1. В этом случае, в центре между двумя короМы.слами, устанавливается дополнительно две или одна объединенная подвеска, соединяющая ось подвижного шарнира верхних рычагов 5 с осями 9 кронблока 1.

Данный вариант конструкции позволяет снизить вдвое максимальный изгибающий момент,действующий на ось 9 кронблока 1 и тем самым уменьшить дйаме ф оси 9. KoMneHcaTqp может быть айже выполнен с нижним отводом ходовой и неподвижной ветвей талевого каната от 1фон блока 1 через обводные ролики 14 и 15, расположенные на крайних шарнирах нижних рьпагов 6. Компенсатор работает следующим об- разом. При перемещении бурового суина, вместе с вышкой 3, вверх или вниз Под

правляющей системы на штоки 4 компенсационных ГИЩ)ОЦИЛИНДрОВ 2.

При движении бурового судна с вышкой 3 вниз, часть веса бурильной колонны передается на долото и нагрузка на крюке талевой системы, а, следовательно, и на штоках 4, уменьшается. Происходит процесс расширешш газа в пневмогидроаккумупяторе, а в конечном itTore, и выравнивания нагрузки на крюке талевой системы Н на буровом долоте в забое скважины.

35

ормула изобретения

Плавучая буровая установка, содержаЩая вышку, кронблок с осью и направляющую систему, компенсационные гидроцилиндры, обводные ролики и рычаги, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности компенсации вертикальной качки за счет стабилизации нагруз1Ш на крюке, направляющая система вьшолнена в виде двух установленных на оси кронблока. коромысел концы которых шарнирно соединены с рычагами, которые Так при движении бурового судна с вьпикой 3 вверх, часть нагрузки с бурового долота снимается, а нагрузка на крюке талевой системы и, соответственно, и на штоке 4, увеличивается. Следовательно, увеличивается давле1ше в рабочей полости гигроцилиндров 2, вследствие чего, рабочая жидкость по трубопроводу 21 перетекает в пневмогивроаккумулятор 22. Та образом, шток 4. а следовательно и „ g кронблока 1 идет вниз, восстанавл ая {компенсируя) свое первоначальное положение относительно дна водоема. Нагрузка на крюке талевого блока и на буровом долоте при этом, также восстана&ливаетет до исходного значения. шарнирНо соединены с вышкой обводными ролйкэдии и компенсационными гигроцилиндрамИ| расположенными по высоте относительно друг фуга на расстоянии длины коромысла, причем расстояние от центра ры д определяется по . . , в-1/к() п /Л-а f н

В - расстояние от центра рычагов до оси вышки, мм;

л - длина плеча рычага, мм. Н - длина хода компенсации вертикальной качки, MMv

746074

8

Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе

кл. 254-182, опублик. 1974 (прототип).

8

8

ю W

И-Хйй

т

746074 А-А

1

-т

w///z z.

//////////Л

Ю

т csSi га

фиг. 2

Л 5

/J

/«

/

IS

1В

I

/

:ii

/

/4f

J2

fcj

П

Ш г

, t. «

Й/г.4

А