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深水钻井补偿绞车的节能机理及解耦控制方案研究

发布时间:2018-01-10 19:32

  本文关键词:深水钻井补偿绞车的节能机理及解耦控制方案研究 出处:《中国石油大学学报(自然科学版)》2017年04期  论文类型:期刊论文


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【摘要】:为解决深水钻井电动补偿绞车能耗过高、钢丝绳磨损严重及运动耦合的技术问题,针对不同钻井作业过程,分析电动补偿绞车的节能潜力,提出一套基于能量回收的新型液压驱动方案,可以对不同钻井作业过程中的负载重力势能及绞车回转系统的惯性动能进行回收与再利用;分析电动补偿绞车的运动耦合机理,进而提出多套软硬件解耦控制方案,可以实现升沉补偿运动与自动送钻运动的解耦控制。设计绞车补偿系统的关键结构参数,研制一套原理样机及其试验系统,并针对不同海况与工况进行仿真与试验研究。结果表明:新型液压驱动方案相对于电驱动方案具有明显的节能效果;绞车的大滚筒结构提高了钢丝绳的使用寿命;基于差动行星传动与基于双绞车驱动的两种硬件解耦方案控制效果良好,满足海洋浮式钻井的性能要求。
[Abstract]:In order to solve the technical problems of high energy consumption, serious wear of wire rope and motion coupling in electric compensation winch for deep water drilling, the energy saving potential of electric compensation winch is analyzed in the light of different drilling operations. A new hydraulic drive scheme based on energy recovery is proposed, which can recover and reuse the load gravity potential energy and the inertia kinetic energy of the winch rotary system during different drilling operations. The mechanism of motion coupling of electric compensation winch is analyzed, and several sets of software and hardware decoupling control schemes are put forward. The decoupling control between heave compensation motion and automatic drilling motion can be realized. The key structural parameters of the winch compensation system are designed and a set of principle prototype and its test system are developed. The simulation and experimental research on different sea conditions and working conditions show that the new hydraulic drive scheme has obvious energy saving effect compared with the electric drive scheme. The large drum structure of the winch improves the service life of the wire rope; The two hardware decoupling schemes based on differential planetary drive and double winch drive have good control effect and meet the performance requirements of offshore floating drilling.
【作者单位】: 中国石油大学海洋油气装备与安全技术研究中心;国家油气钻井装备工程技术研究中心;石油工程地球物理华北分公司;
【基金】:工业和信息化部海洋工程装备项目(联装[2014]504号) 中国博士后科学基金项目(2016M592269) 青岛市博士后项目(2015253) 中国石油大学引进人才(博士)基金项目(YJ201601048)
【分类号】:TE951
【正文快照】: (自然科学版),2017,41(4):124-131.ZHANG Yanting,HUANG Lumeng,CHEN Guoming,et al.Study on energy-saving mechanism and decoupling controlscheme of compensation drawworks for deepwater drilling[J].Journal of China University of Petroleum(Edition of NaturalSci

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本文编号:1406564

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