升沉补偿装置
海工日常问题解答汇总
海洋平台，系统多样化，比较复杂，主要由这些问题：（以semi-submersible为例）1）总体问题：譬如是否采用DP(DP 3?)还是mooring type, how many colums(it is very important to payload and stability); 平台的容许位移。
2) 井架，钻井模块，发电机功率的选择，mud pump的大小，升沉补偿装置的选择，钻井/固井/测井/录井的方法/过程，什么是casing,什么是导管，钻杆多粗，什么是drilling pipe 的viv, 井底的高压高温gas/oil在piping上升过程中结蜡怎么处理？3）钻杆在钻的过程中断裂怎么办？4）泥浆是如何循环回收处理的，钻渣如何处理？倒入海洋？5）海洋平台的稳性计算可比船复杂，原因有2点：1是没有几个人知道钻井的过程，自然您也不知道该check哪几种工况，绝对不是什么满载出/到港，2就是，海洋平台的旋转理论上有无穷个，船基本上算1个。
6）结构方面，要计算:air gap/ mooring analysis/global analysis/fatigueanalysis/blast wall (nonlinea)/drop of heavy object/等，这比船舶的舱段模型复杂的多，应为你需要直接计算波浪载荷，主要适用aqwa/sesam/moses等，前一段时间看到708发表了一些这方面的文章，很是不错。
7）平台的拖航/就位/应急撤离/如何返回井位也是一个研究的方面。
8）。
一．海工与一般造船有什么分别，具体来说海工建造分哪几个模块？？答：海洋平台主要分为井架、甲板模块、甲板腿和导管架等几部分。
具体说来海工与船体的区别为：1，海洋平台所用的材料都多为低合金高强钢，耐腐蚀耐低温且焊接性好。
对钢材的要求高！2，海洋平台设计要求的结构强度系数更高，所受的环境载荷更加复杂。
譬如一座处于迁移状态的自升式平台其桩腿上的力就有：由于结构在波浪中升沉、横摇和摇艏运动引起的惯性力、重力以及风力等。
深海石油钻井恒钻压控制模拟实验装置设计
统， 钻井过程主动式升沉补偿装 置。通过死绳拉 力传感 器检测钻柱 负载参数 ， Ｐ Ｌ Ｃ对该参数进行分析 处理 并按 照程序要 求实现钻具升沉
补 偿 的动 态控 制 。 关键词 ： 恒钻 压控 制 ； 主动式升沉补偿 ； Ｐ Ｌ Ｃ； 深 海 石 油 钻 井
２ ０ １ ２年 ５月 ９日， “ 海洋石油 ９ ８ １ ” 在南 海海域正 式开钻 ， 标 志 着 中国石油开采将 向深海领域迈进 。 深海钻井平台即为浮式钻井平 台， 在海上会受 到风 、 浪、 流 的作用 ， 产生上下升沉运动 ， 导致钻头 与 井底岩石 的接触压力 不断变化 ， 严重影 响了钻进效率 ， 也 降低 了钻 头使用寿命 。因此深海钻 井平 台需要设置升沉补偿装置 。 用 以减小 平台升沉运动对钻压的影 响［ １ 】 。 升沉补偿按动力供应方式可分为 ： 被 动式 、 半 主动式 、 主动式。被动补偿是利用蓄能器来 吸收能量 ， 补偿 图 １恒钻压模拟实验装置 装 置庞 大 ， 补偿滞 后 ； 半 主动补偿 蓄 能器 的体 积减 小 ， 补偿滞 后减 １ ． 井架 ； ２ ． 变频电驱绞车 ； 小。 而主动补偿利用外部能量来 驱动补偿装置 ， 补偿精度高 ， 响应速 ３ ． 升沉补偿 系统 ； ４ ． 钻具 ； 度快， 性能稳定日 。目前对钻井质量和效率要求越来越高 ， 因此 ， 建立 ５ ． 拉力信号检测装置 响应速度快 、 精度 高的升沉补偿 装置 ， 进 一步研究 主动式升沉 补偿 是 非常重要 的。 １恒钻压模拟实验装置结构 恒 钻压模拟 实验装置 由变频 电驱绞 车 、 井架 、 升沉补偿 系统 、 拉 力信号检测装置 和辅助设备等组成 。 恒钻压模拟实验装置如图 １ 所
示。
图 ２恒钻压 自动送钻原理方框图
深水吊装升沉补偿液压系统建模与优化
深水吊装升沉补偿液压系统建模与优化摘要：在深海提升作业中，由于风浪的共同作用，安装载体的起伏运动容易引起起重设备，起重装置的垂直波动受到严重影响，严重影响了起重设备的安全。
水下起重生产。
为确保水下作业的安全性和可靠性，设计并了主动升沉补偿的液压系统。
并且指出了一种双液压回路升沉的一种有效的补偿系统，其中涉及到了升降回路以及补偿回路这样的两个低速和高扭矩液压马达其主要是被用在对行星绞车进行驱动。
使其能够对升沉补偿功能给予实现。
通过对于理论进行的分析，还设置了补偿回路的相关数学模型，并通过Matlab / Simulink去完成了建模以及仿真的要求。
仿真所获得的结果显示，液压其自身的阻尼比相对较小，这是使得液压系统自身无法保持稳定的主要因素，同时也是其自身响应并不是很快的核心原因。
动态压力反馈装置并联连接在补偿回路液压马达的入口以及出口之间，其主要的目的就是为了能够使得液压系统其自身的动态响应特性以及稳定性得到提升。
其自身保持响应的需要保持在0.35S，振荡的补偿效果也相对要好一些，运行自身的稳定性比较的稳定，同时还能够对系统性能的要求给予满足。
关键词：深水吊装；主动升沉补偿；液压；建模；优化随着世界海上石油和天然气开发继续向深海发展，对深海工程设备的需求不断增加，我们国家深海海洋工程装备制造业和世界上一些比较先进的技术水平相比之间仍然有比较大的差距。
在深海环境里去开始完成提升作业的时候，当前整体操作系统则主要是通过海风以及海浪去进行组合而成，其中涉及到了三个比较自由的度以及摇摆和俯仰自由。
托架其自身的运动运动程度的起重设备在进行升降的时候主要是沿着垂直的方向去进行波动，甚至其自身已经超出了船舶自身产生的起伏运动，严重的还会对起重设备自身的安全性以及海底升降的准确性产生影响。
为了能够有效的处置产生的这些问题，在深水提升系统里可以适当的安装升沉的补偿系统，使其能够减少或者是消除提升设备其自身的升沉运动，使得水下设备在进行提升的时候能够具有一定的安全性。
05.海洋工程环境学 海洋结构物种类
“P-36”号半潜平台
1
“P-36”号半潜平台
1
“P-36”号半潜平台
①事故主要是由于安装在右舷尾部立柱内第四层甲板处 的应急排放罐超压爆炸。当时进入应急排放罐维修状态， 为安全起见罐的排气孔已被关闭，油水进人罐体后，压力 持续增高，造成超压爆炸。
②爆炸造成应急罐周围设备损坏，海水管线破损，海水 进人立柱第四层甲板空间，同时，应急排放罐爆炸后大量 天然气逸出进入立柱体内。
0.2 FPSO
0.2 钻进船
0.2 钻进船
历史上的重大海洋结构物事故
时间
地点
平台类型
遇难 事故原因
1969年2月 1979年11月 1980年3月
1982年2月 1983年10月 1988年7月 2001年3月 2010年4月
渤海
“渤海2号”导管架平台 0
渤海
“渤海2号”自升式平台 72
海洋工程环境学
DYNAMICS OF OCEAN ENVIRONMENT
0.2 海洋结构物种类
防波堤
海岸结构物 海洋平台 水面船舶
海堤 护岸 丁字坝 突堤
深潜器
防0.2波海堤洋结构物
防波堤为阻断波浪的冲击力、围护港池、维持水面平稳以保护港 口免受坏天气影响、以便船舶安全停泊和作业而修建的水中建筑 物。防波堤还可起到防止港池淤积和波浪冲蚀岸线的作用。
墨西哥湾 “基兰”号半潜平台
123
纽芬兰海 “OceanRanger”半潜平台 84
莺歌海 “爪哇海”号钻井船
81
北海
“Piper alpha”导管架平台 167
巴西
“P-36” 半潜式平台
10
墨西哥湾 “深水地平线”半潜式平 11 台
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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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