本發明屬于海洋鉆探裝備，具體涉及鉆柱補償后置的勘察船鉆機提升裝置。本發明還涉及鉆柱補償后置的勘察船鉆機提升裝置的繞繩方法。

背景技術：

1、我國海洋礦產資源尤其是深海礦產資源及其豐富，利用海洋勘察船鉆機開展海洋地質調查、海洋油氣資源勘探是海洋礦產資源開發的重要手段。而具有鉆柱補償功能的鉆機提升系統是勘察船鉆機的核心組成部分，用于提升下放鉆柱等井下設備，并滿足海上波浪升沉補償的要求，從而保證實施井下鉆探時鉆頭保持恒定的鉆壓，而不同的鉆柱補償裝置型式及其設置對海洋作業安全性具有重大影響。現有技術有：

2、文獻“全液壓海洋地質鉆探系統的研究與應用”(2019年發表于石油機械第47卷第12期)公開了一種全液壓海洋地質鉆探系統，該鉆探系統主要由提升系統(門式井架、直驅式補償系統、頂驅、液壓吊卡和舉升油缸)、管柱處理系統、集成式雙司鉆控制系統、海底基盤收放及水下控制系統等組成。該鉆探系統的鉆柱補償采用直驅式補償系統，直驅式補償系統沿井架內側設置上、下架體帶頂驅上下運動，實現鉆柱等設備提升下放，且滿足海上波浪升沉補償的要求。該直驅式補償系統(鉆柱補償裝置)與頂驅連接安裝在井架內側，其在高度方向上占用了井架內部空間，使得井架整體高度大大增加，尤其是當直驅式補償系統運動至高位時系統的重心位置明顯增大，不利于勘察船海上鉆探作業安全；該直驅式補償系統結構復雜、重量大，且井架高度增大也增加了其本身重量，使得鉆探系統重量增大，從而影響了勘察船的裝載量。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供鉆柱補償后置的勘察船鉆機提升裝置，解決了現有技術中的鉆柱補償設備不利于安全作業的問題。

2、本發明的另一目的在于提供鉆柱補償后置的勘察船鉆機提升裝置的繞繩方法。

3、本發明所采用的第一種技術方案是：鉆柱補償后置的勘察船鉆機提升裝置，包括井架，井架后側中部設置有鉆柱補償缸，鉆柱補償缸頂部設置有沿井架后側上下行走的補償缸滑輪，井架頂部設置有頂部滑輪組，頂部滑輪組下部通過提升鋼絲繩經動滑輪懸掛著沿井架前側上下行走的頂驅，提升鋼絲繩由頂部滑輪組依次經頂驅上的動滑輪、頂部滑輪組和補償缸滑輪后再依次回到頂部滑輪組和頂驅上的動滑輪最后固定在井架的頂部。

4、本發明第一種技術方案的特點還在于，

5、井架包括左立柱，左立柱的頂部通過上橫梁連接有右立柱，左立柱與右立柱的后側中部和中下部通過中橫梁和下橫梁連接。

6、鉆柱補償缸括缸外筒，缸外筒的上端與中橫梁固定，缸外筒的內部設置上端向外伸出的缸桿，缸桿的頂部設置有滑輪架，補償缸滑輪轉動連接于滑輪架內，左立柱上半段后側設置有左補償缸滑輪導軌，右立柱上半段后側設置有右補償缸滑輪導軌，滑輪架左右兩側分別滑動配合于左補償缸滑輪導軌內和右補償缸滑輪導軌內，上橫梁的后側左右對稱各設置有一補償裝置緩沖氣囊。

7、滑輪架與左補償缸滑輪導軌接觸處設置有橫截面呈v字形的滾輪ⅰ和滾輪ⅱ，左補償缸滑輪導軌靠近井口中心側沿縱向設置有軌道ⅰ，軌道ⅰ為方鋼管且其中一棱正對v字形開口中心。

8、滑輪架與右補償缸滑輪導軌接觸處設置有橫截面呈v字形的滾輪ⅲ和滾輪ⅳ，右補償缸滑輪導軌靠近井口中心側沿縱向設置有軌道ⅱ，軌道ⅱ為方鋼管且其中一棱正對v字形開口中心。

9、左立柱靠井口中心線側沿高度方向設置有左頂驅導軌，右立柱靠井口中心線側沿高度方向設置有右頂驅導軌，頂驅左右兩側分別滑動配合于左頂驅導軌內和右頂驅導軌內，上橫梁正下方左右對稱各設置有一頂驅緩沖氣囊。

10、頂部滑輪組包括入繩滑輪，入繩滑輪靠近井口中心線一側同軸連接有左后滑輪，左后滑輪前端同一工作平面設置有左前滑輪，左前滑輪以井口中心線為軸另一側對稱設置有右前滑輪，右前滑輪后端同一工作平面設置有右后滑輪。

11、頂驅上的動滑輪包括頂驅頂部左右兩側分別設置的左頂驅滑輪和右頂驅滑輪。

12、入繩滑輪、左后滑輪、左前滑輪、右前滑輪、右后滑輪、左頂驅滑輪以及右頂驅滑輪的直徑相同，左前滑輪和右前滑輪的間距、左后滑輪和右后滑輪的間距、左頂驅滑輪和右頂驅滑輪的間距以及補償缸滑輪的直徑均相同。

13、本發明所采用的第二種技術方案是：鉆柱補償后置的勘察船鉆機提升裝置的繞繩方法，包括：將提升鋼絲繩從入繩滑輪引入，繞過入繩滑輪朝井口中心線一側斜向下到左頂驅滑輪，從左頂驅滑輪底部繞過后再向上到左前滑輪，從左前滑輪上部經左后滑輪向下繞到補償缸滑輪，從補償缸滑輪底部繞過后再向上到右后滑輪，經右前滑輪向下繞過右頂驅滑輪，最后固定到井架上的死繩錨點。

14、本發明的有益效果是：本發明的鉆柱補償后置的勘察船鉆機提升裝置及其繞繩方法，通過改變鉆柱補償裝置的結構型式，并將其布置在井架后側，解決現有技術中配套設備結構復雜、鉆柱補償裝置布置在井架內側頂驅上方占用井架空間大，使得井架總高度增加，從而引起的鉆機提升系統重心高，對浮式鉆探船作業不安全的問題；通過在鉆柱補償缸頂部設置滑輪架，并在井架后側設置導軌，解決了鉆柱補償缸頂部滑輪在上下運動時偏載、轉向，從而引起提升鋼絲繩打扭、折斷等問題，確保了作業的安全、可靠；通過在井架頂部設置排列合理、間距恰當的頂部滑輪組，解決了提升鋼絲繩在工作過程中來回往復擺動，從而引起的提升過程晃動、亂繩等問題。滿足海洋浮式鉆探船鉆機提升作業與波浪補償的要求。

技術特征：

1.鉆柱補償后置的勘察船鉆機提升裝置，其特征在于，包括井架(2)，井架(2)后側中部設置有鉆柱補償缸(4)，鉆柱補償缸(4)頂部設置有沿井架(2)后側上下行走的補償缸滑輪(14)，井架(2)頂部設置有頂部滑輪組(5)，頂部滑輪組(5)下部通過提升鋼絲繩(7)經動滑輪懸掛著沿井架(2)前側上下行走的頂驅(6)，提升鋼絲繩(7)由頂部滑輪組(5)依次經頂驅(6)上的動滑輪、頂部滑輪組(5)和補償缸滑輪(14)后再依次回到頂部滑輪組(5)和頂驅(6)上的動滑輪最后固定在井架(2)的頂部。

2.如權利要求1所述的鉆柱補償后置的勘察船鉆機提升裝置，其特征在于，所述井架(2)包括左立柱(17)，左立柱(17)的頂部通過上橫梁(20)連接有右立柱(18)，左立柱(17)與右立柱(18)的后側中部和中下部通過中橫梁(21)和下橫梁(22)連接。

3.如權利要求2所述的鉆柱補償后置的勘察船鉆機提升裝置，其特征在于，所述鉆柱補償缸(4)括缸外筒(31)，缸外筒(31)的上端與中橫梁(21)固定，缸外筒(31)的內部設置上端向外伸出的缸桿(32)，缸桿(32)的頂部設置有滑輪架(33)，補償缸滑輪(14)轉動連接于滑輪架(33)內，左立柱(17)上半段后側設置有左補償缸滑輪導軌(25)，右立柱(18)上半段后側設置有右補償缸滑輪導軌(26)，滑輪架(33)左右兩側分別滑動配合于左補償缸滑輪導軌(25)內和右補償缸滑輪導軌(26)內，上橫梁(20)的后側左右對稱各設置有一補償裝置緩沖氣囊(28)。

4.如權利要求3所述的鉆柱補償后置的勘察船鉆機提升裝置，其特征在于，所述滑輪架(33)與左補償缸滑輪導軌(25)接觸處設置有橫截面呈v字形的滾輪ⅰ(29)和滾輪ⅱ(30)，左補償缸滑輪導軌(25)靠近井口中心側沿縱向設置有軌道ⅰ(35)，軌道ⅰ(35)為方鋼管且其中一棱正對v字形開口中心。

5.如權利要求3所述的鉆柱補償后置的勘察船鉆機提升裝置，其特征在于，所述滑輪架(33)與右補償缸滑輪導軌(26)接觸處設置有橫截面呈v字形的滾輪ⅲ(37)和滾輪ⅳ(38)，右補償缸滑輪導軌(26)靠近井口中心側沿縱向設置有軌道ⅱ(36)，軌道ⅱ(36)為方鋼管且其中一棱正對v字形開口中心。

6.如權利要求2所述的鉆柱補償后置的勘察船鉆機提升裝置，其特征在于，所述左立柱(17)靠井口中心線側沿高度方向設置有左頂驅導軌(23)，右立柱(18)靠井口中心線側沿高度方向設置有右頂驅導軌(24)，頂驅(6)左右兩側分別滑動配合于左頂驅導軌(23)內和右頂驅導軌(24)內，上橫梁(20)正下方左右對稱各設置有一頂驅緩沖氣囊(27)。

7.如權利要求1所述的鉆柱補償后置的勘察船鉆機提升裝置，其特征在于，所述頂部滑輪組(5)包括入繩滑輪(9)，入繩滑輪(9)靠近井口中心線一側同軸連接有左后滑輪(10)，左后滑輪(10)前端同一工作平面設置有左前滑輪(11)，左前滑輪(11)以井口中心線為軸另一側對稱設置有右前滑輪(12)，右前滑輪(12)后端同一工作平面設置有右后滑輪(13)。

8.如權利要求7所述的鉆柱補償后置的勘察船鉆機提升裝置，其特征在于，所述頂驅(6)上的動滑輪包括頂驅(6)頂部左右兩側分別設置的左頂驅滑輪(15)和右頂驅滑輪(16)。

9.如權利要求8所述的鉆柱補償后置的勘察船鉆機提升裝置，其特征在于，所述入繩滑輪(9)、左后滑輪(10)、左前滑輪(11)、右前滑輪(12)、右后滑輪(13)、左頂驅滑輪(15)以及右頂驅滑輪(16)的直徑相同，左前滑輪(11)和右前滑輪(12)的間距、左后滑輪(10)和右后滑輪(13)的間距、左頂驅滑輪(15)和右頂驅滑輪(16)的間距以及補償缸滑輪(14)的直徑均相同。

10.如權利要求9所述的鉆柱補償后置的勘察船鉆機提升裝置的繞繩方法，其特征在于，包括：將提升鋼絲繩(7)從入繩滑輪(9)引入，繞過入繩滑輪(9)朝井口中心線一側斜向下到左頂驅滑輪(15)，從左頂驅滑輪(15)底部繞過后再向上到左前滑輪(11)，從左前滑輪(11)上部經左后滑輪(10)向下繞到補償缸滑輪(14)，從補償缸滑輪(14)底部繞過后再向上到右后滑輪(13)，經右前滑輪(12)向下繞過右頂驅滑輪(16)，最后固定到井架(2)上的死繩錨點(34)。

技術總結
本發明公開的鉆柱補償后置的勘察船鉆機提升裝置及其繞繩方法，包括井架，井架后側中部設置有鉆柱補償缸，鉆柱補償缸頂部設置有沿井架后側上下行走的補償缸滑輪，井架頂部設置有頂部滑輪組，頂部滑輪組下部通過提升鋼絲繩經動滑輪懸掛著沿井架前側上下行走的頂驅，提升鋼絲繩由頂部滑輪組依次經頂驅上的動滑輪、頂部滑輪組和補償缸滑輪后再依次回到頂部滑輪組和頂驅上的動滑輪最后固定在井架的頂部。本發明滿足海洋浮式鉆探船鉆機提升作業與波浪補償的要求，解決了現有技術中配套設備結構復雜、占用井架內部空間、作業重心高而不利于安全作業等技術問題。

技術研發人員：王安義,王維旭,方倩,杜永軍,張田云,黃治湖,楊勇
受保護的技術使用者：中油國家油氣鉆井裝備工程技術研究中心有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28