Плавучая буровая установка

 

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),