本實用新型涉及鉆探設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種保持鉆桿位姿平衡的海洋鉆井裝備。

背景技術(shù)：

深海海洋鉆井作業(yè)不同于淺海海洋鉆井作業(yè)，深海海洋鉆井作業(yè)通常需要采用基于鉆井船或海洋浮式平臺的鉆井裝備，但鉆井船或海洋浮式平臺非常容易受到環(huán)境影響，在鉆井過程中容易產(chǎn)生橫搖、縱搖、偏航、橫移、縱移、升沉等多個自由度上的運動，嚴(yán)重影響了海洋鉆井作業(yè)的順利進(jìn)行，降低鉆進(jìn)精度和鉆進(jìn)的效率，而且極大地縮減了鉆桿及鉆具的使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型提供了一種通過多自由度穩(wěn)定平臺實現(xiàn)鉆桿在鉆井作業(yè)過程中的高精度、快響應(yīng)的位姿補(bǔ)償，極大的提高鉆進(jìn)精度和生產(chǎn)效率的保持鉆桿位姿平衡的海洋鉆井裝備。

本實用新型提供一種保持鉆桿位姿平衡的海洋鉆井裝備，包括鉆井平臺，所述鉆井平臺上開有通孔，所述通孔的上方設(shè)有鉆機(jī)，所述鉆機(jī)連接檢測控制系統(tǒng)，所述鉆機(jī)包括鉆塔、鉆進(jìn)驅(qū)動設(shè)備和鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備，所述鉆塔內(nèi)固接導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌的長度與鉆塔的高度相適配，所述鉆進(jìn)驅(qū)動設(shè)備滑動安裝在導(dǎo)軌上，所述鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備固定在鉆進(jìn)驅(qū)動設(shè)備的下方，所述鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備夾持鉆桿，所述鉆桿通過鉆進(jìn)驅(qū)動設(shè)備的滑動實現(xiàn)向上和向下移動，鉆桿向下移動能穿過通孔實現(xiàn)鉆井作業(yè)，所述鉆桿在向上和向下移動時通過鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備的補(bǔ)償運動保持平衡狀態(tài)，所述鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備的補(bǔ)償運動由檢測控制系統(tǒng)控制。

進(jìn)一步，所述鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備包括多自由度穩(wěn)定平臺和鉆桿夾持器，所述鉆桿夾持器固定在多自由度穩(wěn)定平臺的下方。

進(jìn)一步，所述多自由度穩(wěn)定平臺包括定平臺和運動補(bǔ)償板，所述定平臺和運動補(bǔ)償板之間連接有數(shù)個結(jié)構(gòu)相同的運動補(bǔ)償件，所述運動補(bǔ)償件通過伸縮保持運動補(bǔ)償板的平衡，所述運動補(bǔ)償板的下方固定鉆桿夾持器，所述定平臺固定在鉆進(jìn)驅(qū)動設(shè)備的下方。

進(jìn)一步，所述多自由度穩(wěn)定平臺為六自由度穩(wěn)定平臺。

進(jìn)一步，所述定平臺和運動補(bǔ)償板均為六邊形，所述運動補(bǔ)償件的數(shù)量為六個，所述定平臺和運動補(bǔ)償板的內(nèi)側(cè)的邊角處均固接基座，所述運動補(bǔ)償件的兩端分別鉸接在定平臺和運動補(bǔ)償板相應(yīng)設(shè)置的基座上。

進(jìn)一步，所述運動補(bǔ)償件的兩端均設(shè)有球形鉸鏈，所述球形鉸鏈轉(zhuǎn)動安裝在基座上，所述運動補(bǔ)償件包括第一驅(qū)動桿和第二驅(qū)動桿，所述第二驅(qū)動桿通過第一移動副在所述第一驅(qū)動桿內(nèi)做伸縮運動。

進(jìn)一步，所述鉆進(jìn)驅(qū)動設(shè)備包括滑塊和動力單元，所述滑塊滑動安裝在導(dǎo)軌上，所述動力單元固定在滑塊的上方，所述滑塊的下方固定鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備，所述動力單元驅(qū)動滑塊沿導(dǎo)軌滑動。

進(jìn)一步，所述檢測控制系統(tǒng)包括傳感器、控制芯片模塊和控制信號傳輸線路，所述傳感器檢測鉆井平臺的運動參數(shù)，所述鉆井平臺的運動參數(shù)通過控制芯片模塊轉(zhuǎn)化為鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備的補(bǔ)償運動參數(shù)，所述鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備的補(bǔ)償運動參數(shù)通過控制信號傳輸線路傳輸給鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備。

進(jìn)一步，所述鉆井平臺為鉆井船或浮式鉆井平臺。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果：結(jié)構(gòu)簡單，可操作性強(qiáng)，適于廣泛應(yīng)用；通過多自由度穩(wěn)定平臺的作用，使鉆桿在鉆井作業(yè)過程中高精度、快響應(yīng)的進(jìn)行位姿補(bǔ)償，實時保持鉆桿的平衡狀態(tài)，極大地提高了鉆進(jìn)精度和生產(chǎn)效率；鉆井過程，鉆井設(shè)備耗損小，使用壽命延長，成本損耗降低，經(jīng)濟(jì)效益提高。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中鉆進(jìn)驅(qū)動設(shè)備和鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備的放大圖。

圖3是圖2中鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備的放大圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型實施方式作進(jìn)一步地描述。

請參考圖1，本實用新型的實施例提供了一種保持鉆桿位姿平衡的海洋鉆井裝備，包括鉆井平臺1，在一實施例中，鉆井平臺1為鉆井船或浮式鉆井平臺，鉆井平臺1上開有通孔11，通孔11的上方設(shè)有鉆機(jī)3，鉆機(jī)3連接檢測控制系統(tǒng)2。

鉆機(jī)3包括鉆塔31、鉆進(jìn)驅(qū)動設(shè)備32和鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備33。

鉆塔31內(nèi)固接導(dǎo)軌311，導(dǎo)軌311的長度與鉆塔31的高度相適配。

請參考圖2和圖3，鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備33固定在鉆進(jìn)驅(qū)動設(shè)備32的下方，鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備33夾持鉆桿4，鉆桿4通過鉆進(jìn)驅(qū)動設(shè)備32的滑動實現(xiàn)向上和向下移動，鉆桿4向下移動能穿過通孔11實現(xiàn)鉆井作業(yè)，鉆桿4在向上和向下移動時通過鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備33的補(bǔ)償運動保持平衡狀態(tài)，在一實施例中，鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備33包括多自由度穩(wěn)定平臺331和鉆桿夾持器332，鉆桿夾持器332固定在多自由度穩(wěn)定平臺331的下方，多自由度穩(wěn)定平臺331包括定平臺333和運動補(bǔ)償板334，定平臺333固定在鉆進(jìn)驅(qū)動設(shè)備32的下方，定平臺 333和運動補(bǔ)償板334之間連接有數(shù)個結(jié)構(gòu)相同的運動補(bǔ)償件335，運動補(bǔ)償件 335通過伸縮保持運動補(bǔ)償板334的平衡，運動補(bǔ)償板334的下方固定鉆桿夾持器332，在一最佳實施例中，多自由度穩(wěn)定平臺331為六自由度穩(wěn)定平臺，定平臺333和運動補(bǔ)償板334均為六邊形，運動補(bǔ)償件335的數(shù)量為六個，定平臺 333和運動補(bǔ)償板334的內(nèi)側(cè)的邊角處均固接基座336，運動補(bǔ)償件335的兩端分別鉸接在定平臺333和運動補(bǔ)償板334相應(yīng)設(shè)置的基座336上，運動補(bǔ)償件 335的兩端均設(shè)有球形鉸鏈337，球形鉸鏈337轉(zhuǎn)動安裝在基座336上，每一運動補(bǔ)償件335均包括第一驅(qū)動桿338和第二驅(qū)動桿339，所述第二驅(qū)動桿339通過第一移動副330在第一驅(qū)動桿338內(nèi)做伸縮運動。

請參考圖2，鉆進(jìn)驅(qū)動設(shè)備32滑動安裝在導(dǎo)軌311上，鉆進(jìn)驅(qū)動設(shè)備32包括滑塊321和動力單元322，滑塊321的下方固定鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備33，動力單元322固定在滑塊321的上方，在一實施例中，滑塊321滑動安裝在導(dǎo)軌311 上，動力單元322驅(qū)動滑塊321沿導(dǎo)軌311滑動。

請參考圖1，鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備33的補(bǔ)償運動由檢測控制系統(tǒng)2控制，在一實施例中，檢測控制系統(tǒng)2包括傳感器(圖中未示出)、控制芯片模塊(圖中未示出)和控制信號傳輸線路21，傳感器檢測鉆井平臺1在海浪或海風(fēng)的作用下發(fā)生橫搖、縱搖、偏航、橫移、縱移、升沉運動時的運動參數(shù)，鉆井平臺1 的運動參數(shù)通過控制芯片模塊轉(zhuǎn)化為鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備33的補(bǔ)償運動參數(shù)，鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備33的補(bǔ)償運動參數(shù)通過控制信號傳輸線路21傳輸給鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備33。

工作過程：將鉆進(jìn)驅(qū)動設(shè)備32沿導(dǎo)軌311滑動至導(dǎo)軌311的上端，然后通過鉆桿夾持器332夾持鉆桿4，之后，鉆桿4跟隨鉆進(jìn)驅(qū)動設(shè)備32沿導(dǎo)軌311 向下移動，在移動過程中，傳感器實時檢測鉆井平臺1在海浪或海風(fēng)的作用下發(fā)生橫搖、縱搖、偏航、橫移、縱移、升沉運動時的運動參數(shù)，并將運動參數(shù)通過控制芯片模塊轉(zhuǎn)化為鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備33的補(bǔ)償運動參數(shù)，鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備33的補(bǔ)償運動參數(shù)通過控制信號傳輸線路21傳輸給鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備33，鉆桿位姿補(bǔ)償設(shè)備33調(diào)整運動補(bǔ)償件335，使第二驅(qū)動桿339通過第一移動副 330在第一驅(qū)動桿338內(nèi)做伸縮運動，通過伸縮運動使運動補(bǔ)償板334的平面處于平衡狀態(tài)，進(jìn)而使固定在運動補(bǔ)償板334下方的鉆桿夾持器332處于平衡狀態(tài)，鉆桿夾持器332的平衡狀態(tài)使鉆桿4在鉆井作業(yè)時，無論鉆井平臺1發(fā)生橫搖、縱搖、偏航、橫移、縱移或升沉，鉆桿4始終處于平衡狀態(tài)。

本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，可操作性強(qiáng)，適于廣泛應(yīng)用；通過多自由度穩(wěn)定平臺的作用，使鉆桿在鉆井作業(yè)過程中高精度、快響應(yīng)的進(jìn)行位姿補(bǔ)償，實時保持鉆桿的平衡狀態(tài)，極大地提高了鉆進(jìn)精度和生產(chǎn)效率，而且，鉆井過程中，裝備損耗小，使用壽命延長，經(jīng)濟(jì)效益提高。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位詞是以附圖中零部件位于圖中以及零部件相互之間的位置來定義的，只是為了表達(dá)技術(shù)方案的清楚及方便。應(yīng)當(dāng)理解，所述方位詞的使用不應(yīng)限制本申請請求保護(hù)的范圍。

在不沖突的情況下，本文中上述實施例及實施例中的特征可以相互結(jié)合。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。