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１ ）主动补 偿原 理 主动补 偿 方式 如 图 ４所 示 ， 大 钩 随钻 井 平 台作 当
上下运动时 ， 位移传感器输出的补偿缸活塞位移信号
与设 定平衡 位 置 比较后 获得 的偏 差信 号传 递给 电液 比
例 阀控制 器 。 当钻 井平 台 下沉 时 ， 制 器 输 出 的控 制 控
需 要设 置 升沉 补偿 系 统 ， 以减 小 平 台 升沉 运 动对 钻 用
端 通过 连接 装 置连接 钻柱 。
当钻 井船 体 随波 浪 上 浮 时 ， 偿 液压 缸 及 其 活 塞 补
随船体上升 ， 钻柱上升 ， 此时通过检测活塞位移信号得 知钻 柱上 升距 离 ， 过 向补 偿 缸 有 杆 腔 注人 动 力 液 压 通 油， 使得活塞下降， 保持在平衡位置。同理 ， 钻井船体 下降时 ， 向无杆腔注入动力液压油 ， 使得活塞上升， 保
（． １ 中国石 油大学（ 华东 ）机 电工程学 院 ， 山东 东营
２７６ ； ５０ １
２ 浙 江大学 流体传动及 控制 国家重点实验室 ，浙江 杭州 ３０ ５ ） ． １０ ８
摘
要 ： 对 海 洋浮式钻 井平 台 ， 针 设计 了被 动 、 主动 、 主动 三种 升沉补 偿 方案 ， 半 通过 搭 建试验 台， 实验研
简 介
和滑 轮连 接 ， 条 通过定 滑 轮一 端连 接在钻 井船 上 ， 链 另
一
随着 我 国石油 工 业 向海洋 发 展 ， 水勘 探 开发 用 深 的钻井 平 台关 键设 备 的设计 与 建造 已被 提升 到重 要 日 程 … 。浮式 钻 井 平 台在 波 浪 的 作 用 下 引 起 钻 柱 升 沉 运 动 ， 响钻进 ， 短 钻 具 寿 命 。 为此 ， 影 缩 浮式 钻 井 平 台
１ 升 沉补 偿原 理
根据 相似 原理 建立 的升 沉 补偿 模 拟 试验 台如 图 ２ 所示 ， 整个 试 验 台设 计 高 ５ｍ， ２ １ｍ， ２ １ 可 宽 ． 长 ．５ｍ， 实现 升沉 高度 ２ｍ， 偿 高度 ２ｍ。浮 式钻 井平 台钻 柱 补 升沉 补偿 实验 台具 有 钻 井 平 台 升沉 模 拟 、 柱 负 载 模 钻 拟 和升沉 补偿 控制 等 实验 功能 。
３ 不 同补偿 方式 补偿 效果 及能 耗分 析
升沉 补偿装 置 可 以近 似理 解 为 大 型弹 簧 ， 于减 用 缓 海浪 造成 的垂 直 运动 。浮 式钻 井平 台钻 柱 升沉 补偿 装 置原 理 如 图 １ 示 ， 所 钻柱 １补 偿 液压缸 ２， 条 ３ 滑 ， 链 ， 轮４ 。两 个 补偿 液 压 缸 安 装 在 钻井 船 上 ， 压 缸 活 塞 液
持在 平衡 位 置 。
２ 钻 柱 升沉 补偿 实验 台组 成
柱的影响 Ｊ 。国外对升沉补偿装置研究较早 ， 著名生
产 厂 家有 Ｎ ｔ ｎｌ ｉ ｅ ａｒ、 ｙａｏ ａｉ ａ Ｏｌ ｌＶ ｃｏＤ ｎｃｎ及 Ａ ｅ 等公 ｏ ｗｌ ｋｒ 司 －］国 内的三 大 石 油公 司 、 鸡 石 油 机 械 厂 、 国 ４， 宝 中 石 油 大 学 方 华 灿 教 授 Ｊ 广 东 工 业 大 学 吴 百 海 教 、 授 和 中南 大 学 刘 少 军 教 授 取 得 了 一 系 列 研 究 成 果 【 ， 庆 丰 对 拖 体 升 沉 补 偿 装 置 进 行 了 建 模 和 卜 王 仿 真 。
作 者简介 ： 姜浩 （ ９７ ） 男 ， １７ 一 ， 黑龙江哈尔滨人 ， 讲师 ， 士研 博 究生 ， 主要 从 事 计算 机 测 控 、 电液 控 制领 域 的科 研 和教 学 机
图 １ 补 偿 系统 模 型 图 工作 。
液压 与气动
量 ， 能耗 为零 。 其
３２ 主动补 偿 ．
液压 式升 沉补 偿 系统在 海洋 浮式 钻井 平 台上应用 最为 普遍 ， 形式 比较多 ＿ ｌ 。升 沉补偿 装 置按 动力供 应
收 稿 日期 ：０ １ ７２ ２ １－ ．１ ０
基金项 目： 国家 自然科 学基 金 （ ０ ７２ ２ ； ５ ８５ ６ ） 国家 高技术 发展
研究 计划 （６ ） ８３ 资助项 目（０ ８ Ａ ９ ３ １ ； ２０ Ａ ０ Ｚ １ ） 浙江大学 流体传动 及 控制国家重点实验室开放基金 资助 （ Ｚ Ｆ２ １２ ） Ｇ Ｋ －０ ０ ５
ｃ ｍｐ ｎ ａｉｎ ｍｅｈ ｄ ｏ ｏ ｔｄ ｉ ｉｇ ｐ ａｆｒ ｏ ｅ ｓ ｔ ｔｏ ｓｆｒｆ ａ ｒｌ ｎ ｌｔｏｍ ｏ ｌ ｌ
ＪＡＮＧ Ｈａ ，Ｌ Ｕ Ｙａ ．ｏ ｇ ，Ｚ Ｉ ｏ Ｉ ｎ ｔ ｎ ＨＡＮＧ Ｙａ — ｎ ，Ｌ Ｕ Ｚ ｅ ．ｏ ｇ＇ ｎｔ ｇ ｉ Ｉ ｈ ｎｄｎ
信号 为正 ， 定量 泵输 出动 力 液 压 油通 过 电液 比例 阀 向 补偿 缸 的无杆 腔输 送液 体 ， 活塞 向上 运 动 ； 使 当钻井 平
究 了不 同补偿 方式 的能耗 ， 分析 了能耗 产 生原 因。 实验 数 据表 明 ： 动补 偿 方 式 不 消耗 能 量 ， 被 主动 补 偿 能耗 最 大 ； 相 同补偿 效 果前提 下 ， 主动 补偿 方 式能耗 较低 ， 在 半 值得 推 广 。 关 键词 ： 浮式钻 井平 台 ； 钻柱 升 沉补偿 ； 动 ； 被 主动 ； 主动 ； 半 能耗 中图分 类 号 ： Ｐ ７ 文献 标识 码 ： 文章 编 号 ：０ ０４ ５ （ ０ １ １ －０ ９０ Ｔ２１ Ｂ １０ －８ ８ ２ １ ） １０ ５ －３
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液压 与气动
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浮 式 钻 井 平 台 钻 柱 升 沉 补 偿 系统 能 耗 分 析
姜 浩 ， 刘衍聪 张彦廷 ，刘振东 ，ｒ ｎ ｒｌ ｓｒｎ ｅ ｖ ｅ ｇ ｏ ｓ ｍｐ ｉ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｉ ｅ ｅ ｔｄ ｌ ｔ ｇ ｈ ａ ｅ ｏ ｆ ｉ ｉ