本文關(guān)鍵詞：主被動聯(lián)合天車升沉補償裝置研究　出處：《西南石油大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：升沉補償裝置是深水油氣勘探開發(fā)作業(yè)必備的核心裝備,其作用是在鉆井平臺(船)進(jìn)行作業(yè)時,克服風(fēng)、浪、流等引起的升沉運動,保持鉆壓或下放懸重,避免設(shè)備損壞甚至停工等。天車升沉補償裝置是一種鉆柱型升沉補償裝置,其中主被動聯(lián)合天車升沉補償裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、實時檢測、自動控制等優(yōu)點,在平臺(船)中應(yīng)用廣泛。近年來,我國鉆井平臺(船)高價引進(jìn)了主被動聯(lián)合天車升沉補償裝置,而國內(nèi)科研院所和高校所開展的研究主要針對游車補償裝置、齒輪齒條式和復(fù)合缸式天車補償裝置,未見有主被動聯(lián)合天車升沉補償裝置的系統(tǒng)性研究與分析,不利于掌握其核心技術(shù),有礙產(chǎn)品自主研發(fā)和我國深水油氣資源全面開發(fā)。為此,本論文開展了主被動聯(lián)合天車升沉補償裝置研究,其主要內(nèi)容與結(jié)論如下:(1)開展了天車升沉補償裝置方案研究。對比分析了多種天車補償裝置,利用層次分析法建立了其結(jié)構(gòu)布置方案的評價指標(biāo)體系,并基于該體系對多種產(chǎn)品的方案進(jìn)行了模糊綜合評價,結(jié)果顯示:半主動補償裝置是深海作業(yè)優(yōu)先選擇,其補償缸數(shù)量應(yīng)以1個主動缸與2個被動缸相結(jié)合的方案為最佳,液壓缸布置角度優(yōu)先考慮垂直布置。(2)開展了補償裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計與關(guān)鍵部件安全性分析。根據(jù)模糊綜合評價結(jié)果設(shè)計了主被動聯(lián)合天車升沉補償裝置結(jié)構(gòu),建立了裝置三維模型。通過Workbench對關(guān)鍵部件進(jìn)行了應(yīng)力應(yīng)變、屈曲、疲勞分析,結(jié)果顯示:搖臂機構(gòu)桿件的強度剛度和穩(wěn)定性滿足要求,搖桿關(guān)鍵部位未發(fā)生疲勞失效;天車架強度滿足設(shè)計要求。(3)開展了補償裝置理論分析。根據(jù)主被動聯(lián)合天車升沉補償裝置結(jié)構(gòu)特點,建立了補償裝置作用下鉆柱縱向振動模型,計算分析了模型的剛度、阻尼系數(shù),推導(dǎo)了系統(tǒng)傳遞函數(shù),確定了 PID控制策略,檢驗了控制回路穩(wěn)定性,為補償裝置仿真提供依據(jù)。(4)開展了補償裝置補償效率研究。設(shè)計了裝置的液壓系統(tǒng)方案,進(jìn)行了補償缸、蓄能器、泵、閥的計算分析�；谇拔难芯康慕Y(jié)構(gòu)布置方案和鉆柱振動模型,以及液壓系統(tǒng)方案,建立了裝置的AMEsim仿真模型以研究其補償效率。結(jié)果顯示:天車與海底的相對位移最大為153.00mm,補償裝置補償效率達(dá)到95.98%以上;鉆壓變化最大值10.47kN,鉆壓變化范圍在±7.13%以內(nèi),與理論計算鉆壓變化量有12.2%誤差。天車模型下補償動載幅值較游車模型補償動載幅值更小且波動次數(shù)更少。(5)開展了補償裝置試驗研究。根據(jù)相似原理研制了主被動聯(lián)合天車升沉補償試驗裝置,開展了正弦波激勵下的補償試驗研究,結(jié)果表明:在補償載荷12.85kN,行程340mm,周期12s的工況下,天車最大位移為12.22mm,試驗裝置補償率達(dá)到92.81%以上,補償缸對模擬海浪的補償僅有0.14s的滯后,響應(yīng)迅速;試驗裝置能夠正常開展試驗研究,檢驗了前文研究方法,且為進(jìn)一步研究奠定基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE951

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本文編號：1316781