1.本发明属于海洋勘探顶驱技术领域，尤其涉及一种适用于海浪升沉补偿的顶驱浮动机构。
背景技术：2.海洋石油钻井的浮式钻井平台在波浪的作用下产生周期性的升沉运动，从而使海工顶驱产生往复运动引起井底钻压的变化，甚至会使钻头脱离井底，影响钻进效率，降低钻头和钻杆寿命，造成操作安全隐患，在恶劣天气下甚至导致无法钻进和停工。为减少停工期，降低钻井成本，必须对顶驱系统的升沉运动采取适当的补偿措施。
技术实现要素：3.(一)要解决的技术问题
4.针对现有存在的技术问题，本发明提供一种适用于海浪升沉补偿的顶驱浮动机构，解决了在海工顶驱在工作中受到海浪周期性升沉影响的问题。
5.(二)技术方案
6.为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
7.一种适用于海浪升沉补偿的顶驱浮动机构，包括：第一浮动上跳单元和第二浮动上跳单元；
8.所述第一浮动上跳单元和所述第二浮动上跳单元的结构相同；
9.所述第一浮动上跳单元和所述第二浮动上跳单元分别旋转对称地设置在海工顶驱的两侧；
10.所述第一浮动上跳单元和所述第二浮动上跳单元均与海洋井架上的升沉补偿系统连接；
11.海工顶驱两侧的挂设销连接件分别吊设在所述第一浮动上跳单元和所述第二浮动上跳单元上；
12.海工顶驱能够借助于所述第一浮动上跳单元和所述第二浮动上跳单元安装在海洋井架上。
13.优选地，所述第一浮动上跳单元包括：l型滑座主体、上跳平衡油缸组件、主动升沉补偿连接组件、反扭梁连接组件和被动升沉补偿连接组件；
14.所述l型滑座主体的背侧设有用于穿设海工顶驱挂设销连接件销轴的滑槽；
15.所述滑槽在竖直方向具有满足海工顶驱上跳滑动自由行程空间；
16.所述上跳平衡油缸组件设置在所述l型滑座主体的长边部的竖直方向上；
17.所述上跳平衡油缸组件与海工顶驱连接；
18.所述主动升沉补偿连接组件可拆卸地设置在所述l型滑座主体短边一端；
19.所述被动升沉补偿连接组件设置在所述l型滑座主体短边主体上；
20.所述反扭梁连接组件布置在所述l型滑座主体上。
21.优选地，所述l型滑座主体包括：第一l型立板、第二l型立板和中间固定连接板；
22.所述第一l型立板和所述第二l型立板的结构相同；
23.所述第一l型立板和所述第二l型立板平行并排设置；
24.所述第一l型立板和所述第二l型立板之间借助于所述中间固定连接板固定连接在一起构成所述l型滑座主体。
25.优选地，所述第一l型立板的长边部的顶部设有第一销孔；
26.所述第一l型立板的长边部的竖直方向上设置所述滑槽；
27.所述第一l型立板的短边部上设有第二销孔；
28.所述第一销孔用以连接升沉补偿系统的锁紧油缸；
29.所述滑槽用以连接设置海工顶驱；
30.所述第二销孔用以设置所述被动升沉补偿连接组件。
31.优选地，所述上跳平衡油缸组件包括：卸扣连接件、平衡油缸和上跳连接件；
32.所述卸扣连接件固定在所述第一l型立板的长边部上；
33.所述平衡油缸的一端与所述卸扣连接件连接，另一端与所述上跳连接件连接；
34.所述平衡油缸借助于所述卸扣连接件设置在所述l型滑座主体上；
35.所述平衡油缸通过所述上跳连接件与海工顶驱连接。
36.优选地，所述平衡油缸借助于所述卸扣连接件在竖直方向上挂设在所述l型滑座主体上；
37.在需要上跳时，所述平衡油缸收缩所述上跳连接件将海工顶驱向上拉升；
38.所述滑槽能够配合所述平衡油缸抬升海工顶驱到达设定的高度。
39.优选地，所述主动升沉补偿连接组件包括：安装座和主动升沉补偿连接销；
40.所述安装座通过螺栓固定设置在所述l型滑座主体的短边部的端面上；
41.所述安装座包括：底板、两个平行立板和板筋；
42.所述两个平行立板固定设置在所述底板上；
43.所述板筋分别与所述底板和所述两个平行立板连接，用以固定所述两个平行立板；
44.所述主动升沉补偿连接销设置在所述两个平行立板上；
45.主动升沉补偿油缸通过所述主动升沉补偿连接销与所述第一浮动上跳单元连接。
46.优选地，所述反扭梁连接组件包括：第一连接件和第二连接件；
47.所述第一连接件设置在所述l型滑座主体的长边部上端的内侧；
48.所述第二连接件设置在所述l型滑座主体的短边部的底面。
49.优选地，所述被动升沉补偿连接组件包括：限位件和所述被动升沉补偿连接销；
50.所述被动升沉补偿连接销设置在所述第二销孔内；
51.所述限位件设置在所述第一l型立板上，用以将所述被动升沉补偿连接销限制在所述第二销孔内。
52.优选地，所述平衡油缸与海洋井架系统的控制装置连接；
53.控制装置能够控制所述平衡油缸开启上跳工作或关闭上跳工作。
54.(三)有益效果
55.本发明的有益效果是：本发明提供的一种适用于海浪升沉补偿的顶驱浮动机构，
具有以下有益效果：
56.(1)升沉补偿多空间的集中性。
57.(2)集中性紧凑型；轻量化，净空高度，大吨位高位运行安全性。
58.(3)丝扣拧卸浮动可控性与控制精准性。
59.(4)具有传扭导向：大扭矩传递同时具备轴向浮动导向。
60.(5)保证在起下钻重载过程中上跳油缸不受力，仅在拧卸丝扣过程中需要上跳作业时承受顶驱重量，浮动过程中行程不受丝扣限制。
61.(6)满足了升沉补偿的功能衔接及拧卸丝扣浮动的需求。
62.(7)满足了有限空间内多功能需求。
63.(8)满足了海洋钻探升沉补偿的需求、自动化拧卸的需求和海洋井架有限空间的需求。
附图说明
64.图1为本发明提供的一种适用于海浪升沉补偿的顶驱浮动机构中第一浮动上跳单元的侧面结构示意图；
65.图2为本发明提供的一种适用于海浪升沉补偿的顶驱浮动机构中第一浮动上跳单元的第一立体视角的结构示意图；
66.图3为本发明提供的一种适用于海浪升沉补偿的顶驱浮动机构中第一浮动上跳单元的第二立体视角的结构示意图；
67.图4为本发明提供的一种适用于海浪升沉补偿的顶驱浮动机构中第一浮动上跳单元的背面的结构示意图。
68.【附图标记说明】
69.1：第一销孔；2：反扭梁连接组件；3：第一l型立板；4：卸扣连接件；5：平衡油缸；6：滑槽；7：被动升沉补偿连接组件；8：底板；9：平行立板；10：主动升沉补偿连接销；11：上跳连接件；12：挂设销连接件；13：吊环轴。
具体实施方式
70.为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
71.如图1-图4所示：本实施例中公开了一种适用于海浪升沉补偿的顶驱浮动机构，包括：第一浮动上跳单元和第二浮动上跳单元。
72.其中，第一浮动上跳单元和所述第二浮动上跳单元的结构相同；所述第一浮动上跳单元和所述第二浮动上跳单元分别旋转对称地设置在海工顶驱的两侧。
73.该第一浮动上跳单元和所述第二浮动上跳单元均与海洋井架上的升沉补偿系统连接；海工顶驱两侧的挂设销连接件12分别吊设在所述第一浮动上跳单元和所述第二浮动上跳单元上；海工顶驱能够借助于所述第一浮动上跳单元和所述第二浮动上跳单元安装在海洋井架上。
74.在实际应用中，本实施例中提供的适用于海浪升沉补偿的顶驱浮动机构集成了吊设顶驱的连接部件、升沉补偿和上跳功能。实现了集中性紧凑、轻量化、大吨位高位安全运
行的目的；还保证了在起下钻重载过程中上跳油缸不受力，仅在拧卸丝扣过程中需要上跳作业时承受顶驱重量，浮动过程中行程不受丝扣限制。
75.本实施例中所述的第一浮动上跳单元包括：l型滑座主体、上跳平衡油缸组件、主动升沉补偿连接组件、反扭梁连接组件2和被动升沉补偿连接组件7。
76.所述l型滑座主体的背侧设有用于穿设海工顶驱挂设销连接件12销轴的滑槽6；所述滑槽6在竖直方向具有满足海工顶驱上跳滑动自由行程空间；所述上跳平衡油缸组件设置在所述l型滑座主体的长边部的竖直方向上。
77.应说明的是：海工顶驱的挂设销连接件12销轴处还设有导向铜垫，用以帮助海工顶驱在上跳时能够更加精确地沿着滑槽6上下升降。
78.该上跳平衡油缸组件与海工顶驱连接；所述主动升沉补偿连接组件可拆卸地设置在所述l型滑座主体短边一端；所述被动升沉补偿连接组件7设置在所述l型滑座主体短边主体上；所述反扭梁连接组件2布置在所述l型滑座主体上。
79.本实施例中所述的l型滑座主体包括：第一l型立板3、第二l型立板和中间固定连接板。
80.详细地，所述第一l型立板3和所述第二l型立板的结构相同；所述第一l型立板3和所述第二l型立板平行并排设置；所述第一l型立板3和所述第二l型立板之间借助于所述中间固定连接板固定连接在一起构成所述l型滑座主体。
81.该中间固定连接板根据实际需要可以设置多个，目的是能够满足整个l型滑座主体的结构强度和结构稳定性。
82.本实施例中所述的第一l型立板3的长边部的顶部设有第一销孔1；所述第一l型立板3的长边部的竖直方向上设置所述滑槽6；所述第一l型立板3的短边部上设有第二销孔；所述第一销孔1用以连接升沉补偿系统的锁紧油缸。所述滑槽6用以连接设置海工顶驱；所述第二销孔用以设置所述被动升沉补偿连接组件7。
83.该l型滑座主体集成了升沉补偿和井架的连接属性，使得设备更加节省空间，满足在海船上使用的需求。
84.本实施例中所述的上跳平衡油缸组件包括：卸扣连接件4、平衡油缸5和上跳连接件11；所述卸扣连接件4固定在所述第一l型立板3的长边部上；所述平衡油缸5的一端与所述卸扣连接件4连接，另一端与所述上跳连接件11连接。
85.在实际应用中卸扣连接件4借助于吊环轴13设置在所述l型滑座主体上；该吊环轴13承载卸扣连接件4、平衡油缸5和上跳连接件11的重力；该吊环轴13穿过所述所述第一l型立板3和第二l型立板并固定。
86.所述平衡油缸5借助于所述卸扣连接件4设置在所述l型滑座主体上；所述平衡油缸5通过所述上跳连接件11与海工顶驱连接。
87.具体地，平衡油缸5设置在所述l型滑座主体的侧面，不仅结构简单、节省空间，而且还提高了整个机构的稳定性。
88.本实施例中所述的平衡油缸5借助于所述卸扣连接件4在竖直方向上挂设在所述l型滑座主体上；在需要上跳时，所述平衡油缸5收缩所述上跳连接件11将海工顶驱向上拉升；所述滑槽6能够配合所述平衡油缸5抬升海工顶驱到达设定的高度。
89.本实施例中所述的主动升沉补偿连接组件包括：安装座和主动升沉补偿连接销
10；所述安装座通过螺栓固定设置在所述l型滑座主体的短边部的端面上。
90.该安装座包括：底板8、两个平行立板9和板筋；所述两个平行立板9固定设置在所述底板8上；所述板筋分别与所述底板8和所述两个平行立板9连接，用以固定所述两个平行立板9。
91.应说明的是：两个平行立板9的结构相同，最好与所述底板8和板筋为一体成形结构。
92.该主动升沉补偿连接销10设置在所述两个平行立板9上；主动升沉补偿油缸通过所述主动升沉补偿连接销10与所述第一浮动上跳单元连接。
93.本实施例中所述的反扭梁连接组件2包括：第一连接件和第二连接件；所述第一连接件设置在所述l型滑座主体的长边部上端的内侧；所述第二连接件设置在所述l型滑座主体的短边部的底面。
94.该反扭梁连接组件2的设置进一步地集约了空间的有效性，不需要另外再设置专门用于连接反扭梁的支架，使得设备的效率更高，成本更低。
95.本实施例中所述被动升沉补偿连接组件7包括：限位件和所述被动升沉补偿连接销；所述被动升沉补偿连接销设置在所述第二销孔内；所述限位件设置在所述第一l型立板3上，用以将所述被动升沉补偿连接销限制在所述第二销孔内。
96.本实施例中所述平衡油缸5与海洋井架系统的控制装置连接；控制装置能够控制所述平衡油缸5开启上跳工作或关闭上跳工作。
97.应说明的是：第一浮动上跳单元和第二浮动上跳单元需要同时使用，才能保证升沉补偿和上跳工作的顺利进行。两者在实际应用中，满足旋转对称布置在海工顶驱的两侧，用以保障两侧的平衡和稳定性。
98.以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种适用于海浪升沉补偿的顶驱浮动机构，其特征在于，包括：第一浮动上跳单元和第二浮动上跳单元；所述第一浮动上跳单元和所述第二浮动上跳单元的结构相同；所述第一浮动上跳单元和所述第二浮动上跳单元分别旋转对称地设置在海工顶驱的两侧；所述第一浮动上跳单元和所述第二浮动上跳单元均与海洋井架上的升沉补偿系统连接；海工顶驱两侧的挂设销连接件分别吊设在所述第一浮动上跳单元和所述第二浮动上跳单元上；海工顶驱能够借助于所述第一浮动上跳单元和所述第二浮动上跳单元安装在海洋井架上。2.根据权利要求1所述的顶驱浮动机构，其特征在于，所述第一浮动上跳单元包括：l型滑座主体、上跳平衡油缸组件、主动升沉补偿连接组件、反扭梁连接组件和被动升沉补偿连接组件；所述l型滑座主体的背侧设有用于穿设海工顶驱挂设销连接件销轴的滑槽；所述滑槽在竖直方向具有满足海工顶驱上跳滑动自由行程空间；所述上跳平衡油缸组件设置在所述l型滑座主体的长边部的竖直方向上；所述上跳平衡油缸组件与海工顶驱连接；所述主动升沉补偿连接组件可拆卸地设置在所述l型滑座主体短边一端；所述被动升沉补偿连接组件设置在所述l型滑座主体短边主体上；所述反扭梁连接组件布置在所述l型滑座主体上。3.根据权利要求2所述的顶驱浮动机构，其特征在于，所述l型滑座主体包括：第一l型立板、第二l型立板和中间固定连接板；所述第一l型立板和所述第二l型立板的结构相同；所述第一l型立板和所述第二l型立板平行并排设置；所述第一l型立板和所述第二l型立板之间借助于所述中间固定连接板固定连接在一起构成所述l型滑座主体。4.根据权利要求3所述的顶驱浮动机构，其特征在于，所述第一l型立板的长边部的顶部设有第一销孔；所述第一l型立板的长边部的竖直方向上设置所述滑槽；所述第一l型立板的短边部上设有第二销孔；所述第一销孔用以连接升沉补偿系统的锁紧油缸；所述滑槽用以连接设置海工顶驱；所述第二销孔用以设置所述被动升沉补偿连接组件。5.根据权利要求4所述的顶驱浮动机构，其特征在于，所述上跳平衡油缸组件包括：卸扣连接件、平衡油缸和上跳连接件；所述卸扣连接件固定在所述第一l型立板的长边部上；所述平衡油缸的一端与所述卸扣连接件连接，另一端与所述上跳连接件连接；所述平衡油缸借助于所述卸扣连接件设置在所述l型滑座主体上；
所述平衡油缸通过所述上跳连接件与海工顶驱连接。6.根据权利要求5所述的顶驱浮动机构，其特征在于，所述平衡油缸借助于所述卸扣连接件在竖直方向上挂设在所述l型滑座主体上；在需要上跳时，所述平衡油缸收缩所述上跳连接件将海工顶驱向上拉升；所述滑槽能够配合所述平衡油缸抬升海工顶驱到达设定的高度。7.根据权利要求6所述的顶驱浮动机构，其特征在于，所述主动升沉补偿连接组件包括：安装座和主动升沉补偿连接销；所述安装座通过螺栓固定设置在所述l型滑座主体的短边部的端面上；所述安装座包括：底板、两个平行立板和板筋；所述两个平行立板固定设置在所述底板上；所述板筋分别与所述底板和所述两个平行立板连接，用以固定所述两个平行立板；所述主动升沉补偿连接销设置在所述两个平行立板上；主动升沉补偿油缸通过所述主动升沉补偿连接销与所述第一浮动上跳单元连接。8.根据权利要求7所述的顶驱浮动机构，其特征在于，所述反扭梁连接组件包括：第一连接件和第二连接件；所述第一连接件设置在所述l型滑座主体的长边部上端的内侧；所述第二连接件设置在所述l型滑座主体的短边部的底面。9.根据权利要求8所述的顶驱浮动机构，其特征在于，所述被动升沉补偿连接组件包括：限位件和所述被动升沉补偿连接销；所述被动升沉补偿连接销设置在所述第二销孔内；所述限位件设置在所述第一l型立板上，用以将所述被动升沉补偿连接销限制在所述第二销孔内。10.根据权利要求9所述的顶驱浮动机构，其特征在于，所述平衡油缸与海洋井架系统的控制装置连接；控制装置能够控制所述平衡油缸开启上跳工作或关闭上跳工作。
技术总结本发明涉及一种适用于海浪升沉补偿的顶驱浮动机构，包括：第一浮动上跳单元和第二浮动上跳单元；所述第一浮动上跳单元和所述第二浮动上跳单元的结构相同；所述第一浮动上跳单元和所述第二浮动上跳单元分别旋转对称地设置在海工顶驱的两侧；所述第一浮动上跳单元和所述第二浮动上跳单元均与海洋井架上的升沉补偿系统连接；海工顶驱两侧的挂设销连接件分别吊设在所述第一浮动上跳单元和所述第二浮动上跳单元上；海工顶驱能够借助于所述第一浮动上跳单元和所述第二浮动上跳单元安装在海洋井架上。本发明提供的适用于海浪升沉补偿的顶驱浮动机构满足了海洋钻探升沉补偿的需求、自动化拧卸的需求和海洋井架有限空间的需求。自动化拧卸的需求和海洋井架有限空间的需求。自动化拧卸的需求和海洋井架有限空间的需求。
技术研发人员：孟凡超 王晨涛 朱江龙 张尧禹 姚坚毅 高明帅 么玉鹏 孙治国 刘志清 齐宏伟 杨雨濛 闫冬飞 宋志亮 薛永强 崔达
受保护的技术使用者：中地装（北京）科学技术研究院有限公司
技术研发日：2022.07.14
技术公布日：2022/11/1
