黄鲁蒙, 张彦廷, 沈 蓉, 王丽君, 李悦江, 陈敬凯

(1.中国石油大学(华东)海洋物探及勘探设备国家工程实验室,山东青岛 266580; 2.兰州兰石石油装备工程股份有限公司青岛分公司,山东青岛 266520)

石油资源的开发和利用正在从浅海走向深海,并向超深海发展[1-2]。半潜式平台或浮船在海上进行钻井作业时会产生周期性的升沉运动,严重影响了钻井作业效率和安全性[3],因此浮式平台或船体上必须配有钻柱升沉补偿装置。钻柱补偿装置通过对海洋钻机上的游动系统和井下钻具进行控制,使其运动不再受到平台和船体升沉运动的干扰[4-5]。国外海洋钻井升沉补偿技术的研究起步早,目前已经开发出液压缸补偿和绞车补偿两种形式的产品[6]。传统的游车大钩和天车补偿装置均采用液压缸补偿方式,通过调整活塞杆和缸体的相对位置来达到运动补偿功能[7-8]。随着设计及控制技术的不断进步,2000年以后,美国National Oilwell Varco公司最早突破传统液压缸式钻柱升沉补偿系统的概念,在常规钻机绞车的基础上增加了升沉补偿功能,研发了新型电动绞车补偿系统[9-10],可取代专用的游车大钩或天车液压缸补偿装置。2007年以后,中国石油大学(华东)、宝鸡石油机械有限公司、山东科瑞机械有限公司、西南石油大学等单位开展了不同形式钻柱升沉补偿系统的研发[11-12],其中针对绞车补偿系统,目前宝石机械已研发一套1 000 hp电动补偿绞车工程样机,厂内试验取得了良好的补偿效果[13]。笔者基于单绞车补偿系统提出一种双绞车补偿方案,对结构参数和升沉补偿能力进行计算,提出升沉补偿与自动送钻的联合控制方案,并利用Simulation X软件对系统性能进行仿真研究。……