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海洋油气资源非常丰富,占所有石油资源的近2/3,随着陆地石油资源的日益枯竭,对海上油气的开采尤其是深海油气的开发己变得越来越重要。众所周知,在风力、海浪等各环境载荷的作用下,浮式钻井平台不可避免地在重力方向上产生显著的上下升沉运动,从而带动钻柱做上下往复运动,造成钻压不稳,极大影响钻井效率。因此浮式钻井平台必须增加对钻柱升沉运动的补偿措施。
本文对目前所应用的升沉补偿系统的方法及各自特点进行了对比分析,并提出了一种新型的升沉补偿系统方案,具体研究内容包括:首先在调研国内外相关技术基础上,介绍了被动、主动、半主动式升沉补偿系统各自特点,研究了游车大钩、天车、死绳的升沉补偿装置结构形式,针对游车大钩间的升沉补偿系统进行了理论研究分析。其次提出三种不同的升沉补偿方案,通过比较最终选择复合式液缸的升沉补偿方案,绘制了新型升沉补偿系统装置图,根据设定的参数,对复合式液缸的驱动缸、补偿缸、供油管道进行了设计计算。最后建立了新型升沉补偿系统的数学模型和仿真模型,并利用AMESim系统仿真软件分别对简化模型和系统模型进行仿真计算,取得了良好仿真效果,验证了新型升沉补偿系统的可行性。