Компенсатор вертикальных перемещений

Назначение

Компенсатор предназначен для устранения влияния вертикальных перемещений судна на бурильную колонну и другие устройства, подвешенные на талевом блоке. Кроме этого, он поддерживает постоянную нагрузку на долото и обеспечивает постоянное положение бурильной колонны относительно забоя скважины. Компенсатор также способствует повышению надежности операций по защите от выбросов, так как при закрытии плашек превентора бурильная колонна неподвижна, благодаря чему не происходит повреждения резиновых уплотнений плашек.

Типы

Существуют различные конструкции компенсаторов с расположением их на кронблоке или между талевым блоком и крюком. К преимуществам компенсаторов, размещенных на кронблоке, можно отнести отсутствие гибких шлангов высокого давления и возможность использования стандартных вышек. Однако их существенные недостатки - увеличение массы и повышение центра тяжести буровой вышки, увеличение износа канатов, наличие рычажного механизма, большая масса подвижных частей, трудность обслуживания узлов. По этим причинам компенсаторы с верхним расположением менее распространены. Компенсаторы, подвешенные на талевом блоке, широко применяют из-за их меньшей массы, возможности быстрой установки на стандартном талевом блоке. Во избежание увеличения высоты вышки компенсаторы выполняют с двумя силовыми цилиндрами, размещенными по боковым сторонам талевого блока.

Большинство применяемых компенсаторов - пассивного типа, что обусловлено простотой их эксплуатации. В этих конструкциях используется естественные процессы расширения и сжатия газа в баллонах аккумулятора, и изменение параметров газа происходит от воздействия нагрузки на крюке, без внесения другой дополнительной энергии.

В активных системах компенсации на параметры газа или жидкости воздействуют дополнительно, например с помощью принудительного перемещения поршня аккумулятора от гидравлической следящей системы. Такая система применена в компенсаторах, установленных на научно-исследовательском судне «Гломар Челенджер». Использование активных систем компенсации увеличивает точность поддержания нагрузки на долото в пределах ±7 кН, что является важным в научно-исследовательских работах (при отборе керна и т.п.).

На судне «Валентин Шашин» установлен компенсатор вертикальных перемещений фирмы «NL Ракер Шаффер».

Конструктивное исполнение

Компенсатор состоит из верхней траверсы 19, шарнирно соединенной с талевым блоком 11, и нижней траверсы 16, на которой подвешен крюк. К траверсе 19 присоединены два гидропневматических цилиндра 14 и концы шести цепей 13. Цепи перекинуты через звездочки 9, закрепленные на концах штоков 10 гидропневматических цилиндров 14. Нижние концы цепей 17 соединены с нижней траверсой 16. Такая конструкция компенсатора обеспечивает увеличение хода компенсатора в 2 раза, определяемого расстоянием между траверсами 19 и 16, по сравнению с ходом поршней в гидропневматических цилиндрах.

Штоковая полость 15 цилиндров 14 заполнена рабочей жидкостью, а в полостях 12 находится сжатый воздух, который поступает от компрессора 2 или баллонов 1 и 4 включением с пульта 3.

На траверсе 19 установлены также два (по одному для каждого из цилиндров 14) масловоздушных резервуара 7 с разделительными поршнями. Пространства с жидкостью этих резервуаров через клапаны 8 сообщены со штоковыми полостями цилиндров 14.

Рисунок – Компенсатор вертикальных перемещений

С пульта управления контролируются давление сжатого воздуха, нагрузки на рабочие цилиндры, давление в резервуарах рабочей жидкости. Рукава высокого давления 6 на обоих концах имеют автоматический отсечной клапан 5, который срабатывает при обрыве рукавов. Регистрирующая и показывающая аппаратура дает сведения о расстоянии между траверсами, давлении воздуха и компенсируемой нагрузке.

Компенсатор имеет фиксатор 18, с помощью которого траверсы 19 и 16 могут быть соединены, и талевая система может работать, как в обычных буровых установках на суше.

Питание сжатым воздухом осуществляется от двух компрессоров 1 через дистанционно управляемый регулятор давления 6. При избыточном давлении компрессоры отключатся автоматическим регулятором давления 8. Далее воздух поступает через главный отсечной клапан 11 с ручным управлением и через зарядный клапан 16 с ручным управлением, клапаны 4 и линию управления 15 в баллон 3. Резервная линия 7 служит для подачи воздуха через клапан 9 с ручным управлением, клапан 10, линии 14 и 5 в баллон 2 для аварийных нужд. Из этого баллона воздух подается в систему с помощью клапана 12 и дистанционно управляемого клапана 13. Во время работы компенсатора воздух перемещается через клапан 19. Рядом подключены автоматические редукционные клапаны 20 и 21 с ручным управлением.

По трубопроводу 22 через клапаны 27 и 28, гибкие рукава 24 и автоматические отсечные клапаны 31 , трубопроводы 36 и 40 воздух поступает в цилиндры 39 компенсатора.

Трубопроводы 36 и 40 соединены с продувочным клапаном 30. Для обеспечения синхронизации движения поршней цилиндров 39 ввиду упругости воздуха система снабжена аккумуляторами низкого давления 35. Масло из штоковых полостей цилиндров по линиям 37 через дроссели 38 перемещается в масляную полость аккумуляторов 35. Обратное перемещение масла из аккумуляторов при ходе поршней вниз происходит через обратные клапаны 34.

Постоянное давление воздуха в аккумуляторах 35 поддерживается с помощью регулятора давления 32. Воздух подается через клапаны 33 с ручным управлением.

Для зарядки системы воздух подается через клапан 16, трубопровод 17, клапан 18, клапан 25, соединенные трубопроводом 23. Дроссели 26 обеспечивают медленную зарядку. При достижении требуемого рабочего давления обратные клапаны 28 и 29 устанавливаются в открытое положение, и система готова к работе.