用于海洋恶劣天气的钻井管柱扶正方法和扶正装置
技术领域
本发明涉及一种钻探方法及装置，特别是用于海洋恶劣天气状况下的钻井管柱扶正方法和扶正装置。
背景技术
浮式钻井平台或钻井船在海洋作业，在开路钻井过程中如遇到恶劣的海洋天气时，受到海浪影响，船体起伏大，偏移量也大，钻杆管柱相对船体会发生较大的摆动。尤其是在加接管柱时，下部管柱通过卡瓦悬挂在钻台上，与船体仅为单点固定，管柱大幅度摆动导致转盘上部接头晃动大，造成丝扣对准与拧卸困难。所述状况加大了操作人员的工作难度，影响工作效率，还会给操作人员带来安全隐患。因此需要设计一种扶正方法及装置，对不同直径的管柱起到约束扶正作用，以减小海洋恶劣天气下管柱摆动幅度，提高恶劣海况下加接管柱作业效率，消除操作人员的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可对多种不同规格的管柱起到约束作用、防止管柱大幅度摆动的用于海洋恶劣天气的钻井管柱扶正方法和扶正装置。
本发明所述问题是由下述技术方案解决的：
一种用于海洋恶劣天气的钻井管柱扶正方法，包括如下步骤：
a、在遇海洋恶劣天气状况时，将扶正装置固定在月池内采油树滑车的承载平台上，扶正装置的中心线与采油树车滑车的中轴线对正；
b、采油树滑车移动至扶正装置位于钻台正下方，采油树滑车移动时操作人员目测观察位置，确认管柱对准扶正装置的中心，利用采油树滑车的刹车定位功能将采油树滑车的位置锁定；
c、远程控制扶正装置的各油缸依次动作，使扶正装置的扶正卡瓦环绕在管柱四周，对管柱起到约束作用，相互对应的扶正卡瓦之间的径向距离大于管柱直径10-20毫米。
上述用于海洋恶劣天气的钻井管柱扶正方法，所述扶正装置的各油缸由设置在钻井船的公共液压站提供动力，通过电磁阀遥控实现各油缸动作。
一种用于海洋恶劣天气的钻井管柱扶正装置，包括底座、固定支架、开合机构和锁紧机构，所述固定支架安装在底座上，固定支架顶部对称设置两个扶正油缸；所述开合机构设有两套摆动架和两台摆动架驱动油缸，两摆动架分别与固定支架的两侧铰接，两摆动架驱动油缸分别铰接在固定支架的两侧，各摆动架驱动油缸活塞杆对应一摆动架铰接，各摆动架顶部分别设有一台扶正油缸，四台扶正油缸的活塞杆分别连接扶正卡瓦，摆动架闭合状态四块扶正卡瓦均匀分布在管柱四周。
上述用于海洋恶劣天气的钻井管柱扶正装置，锁紧机构设有锁紧油缸，锁紧油缸竖直安装在一套摆动架的边连接板处，锁紧油缸活塞杆连接锁紧销，另一套摆动架的边连接板处设有销孔，两套摆动架闭合状态，锁紧销插入销孔内。
上述用于海洋恶劣天气的钻井管柱扶正装置，固定支架和摆动架上分别设有滚动辊，滚动辊的辊面为内凹的弧面，滚动辊的轴线与管柱垂直。
上述用于海洋恶劣天气的钻井管柱扶正装置，扶正卡瓦上嵌装滚珠。
上述用于海洋恶劣天气的钻井管柱扶正装置，所述滚动辊按照上下两层配置共设置8个，每层四个滚动辊，扶正油缸的位置与滚动辊上下对应。
上述用于海洋恶劣天气的钻井管柱扶正装置，各摆动架的边连接板上下设置两块，锁紧油缸上下配置两台，两台锁紧油缸活塞杆相向设置。
本发明针对解决海洋钻进恶劣天气状况下钻杆管柱稳定性问题而设计，所述方法将扶正装置固定在月池内采油树滑车的底板上，通过滑车移动，使扶正装置位于钻台正下方，遥控扶正装置的油缸，使其扶正卡瓦抱合环绕在管柱周边，对不同直径的管柱起到约束扶正作用。采用本发明可以明显降低海洋恶劣天气下管柱摆动幅度，防止管柱大幅度摆动与月池壁碰撞，造成事故与损失，且便于井口作业，提高恶劣海况下加接管柱作业效率，消除操作人员的安全隐患。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明摆动架闭合状态的结构示意图；
图2是本发明摆动架打开状态的结构示意图；
图3为开合机构闭合状态示意图；
图4为开合机构打开状态示意图；
图5、图6分别为本发明用于大直径管柱和小直径管柱的示意图；
图7、图8是所述扶正装置安装过程示意图；
图9是所述扶正装置的液压传动示意图。
图中各标号为：1、底座，2、固定支架，3、摆动架驱动油缸，4、扶正油缸，5、扶正卡瓦，6、滚珠，7、摆动架，8、边连接板，9、锁紧油缸，10、滚动辊，11、销孔，12、管柱，13、月池，14、采油树滑车，15、扶正装置。
具体实施方式
本发明方法用于恶劣天气下的海洋钻探。本发明包括扶正方法和扶正装置。参看图7-图8，当钻井过程中遇到狂风暴雨的恶劣天气时，受到海浪影响钻井船船体起伏大，偏移量也大，安装在钻台处的管柱12会相对船体会发生较大的摆动。此时，将扶正装置15固定在月池13内的采油树滑车14的承载平台上；安装时需保证扶正装置的中心线与采油树车滑车的中轴线对正；采油树滑车移动至扶正装置位于钻台正下方，采油树滑车移动时由操作人员目测观察位置，确认管柱对准扶正装置的中心，利用采油树滑车的刹车定位功能将采油树滑车的位置锁定；远程控制扶正装置的各油缸依次动作，使扶正装置的扶正卡瓦环绕在管柱四周，对管柱起到约束作用，相互对应的扶正卡瓦之间的径向距离大于管柱直径10-20毫米。扶正装置对管柱起到约束作用，从而有效减小管柱的摆动。
参看图1-图4，本发明所述扶正装置包括底座1、固定支架2、开合机构和锁紧机构。所述固定支架固定安装在底座上，固定直径中部设有容纳管柱的半圆形槽，固定支架顶部对称设置两个扶正油缸4。开合机构设有两套摆动架和两台分别驱动摆动架的摆动架驱动油缸。两摆动架分别与固定支架的两侧铰接，两摆动架驱动油缸分别铰接在固定支架的两侧，摆动架驱动油缸活塞杆铰接摆动架，摆动架驱动油缸动作，驱动摆动架闭合或打开。每个摆动架设有四分之一圆形的槽，两个摆动架闭合状态，摆动架与固定架构成容纳管柱的圆柱形孔。各摆动架的顶部分别设有一台扶正油缸，位于摆动架和位于固定支架上的四台扶正油缸的活塞杆分别连接扶正卡瓦，摆动架闭合状态四块扶正卡瓦均匀分布在管柱四周，扶正油缸动作可以驱动四块扶正卡瓦运动到合适位置，以适应对不同直径管柱的扶正。相互对应的两块扶正卡瓦之间的径向距离大于管柱直径10-20毫米。为减小管柱下放和回转过程中扶正卡瓦与管柱的摩擦，扶正卡瓦上嵌装可以自由转动的滚珠7。
参看图1、图2，锁紧机构用于在摆动架闭合状态将摆动架锁紧。锁紧机构设有锁紧油缸9，锁紧油缸竖直安装在一套摆动架的边连接板8处，锁紧油缸活塞杆连接锁紧销，另一套摆动架的边连接板处设有销孔11，两套摆动架闭合状态，锁紧销插入销孔内。图示实施例各摆动架的边连接板上下设置两块，锁紧油缸上下配置两台，两台锁紧油缸活塞杆相向设置。
参看图2，为在扶正过程为管柱提供辅助扶正作用，在固定支架和摆动架上分别设有滚动辊10，滚动辊的辊面为内凹的弧面，滚动辊的轴线与管柱垂直。图示实施例中，滚动辊按照上下两层配置共设置8个，每层四个滚动辊，扶正油缸的位置与滚动辊上下对应。滚动辊利用销轴分别安装在固定支架或摆动架上，对于不同直径的管柱扶正时，更换与管柱直径匹配的滚动辊，使滚动辊与管柱之间的间隙与扶正卡瓦与管柱之间的间隙匹配。
参看图9，扶正装置的各油缸由钻井船公共液压站提供动力，通过各电磁阀遥控实现各油缸动作顺序。
