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。
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