深水钻机天车升沉补偿装置原理与性能仿真

摘要

升沉补偿技术是深海钻井的三大关键技术之一。在深海钻井中，钻井船在海浪的作用下会产生升沉运动。这种运动不仅会影响钻压，严重时可能会威胁生产安全。因此对于升沉补偿装置的研究是十分必要的。
　　本文通过对现有的各种类型升沉补偿装置特点的分析，最终选择了天车型升沉补偿装置。通过分析对比被动式、主动式和半主动式三种供能方式，最终确定了天车升沉补偿装置的方案。并对其中的液压补偿缸进行了重点设计，对其关键部件运用第三强度理论，进行了强度校核。通过对现有模型的简化，建立了天车补偿系统的动力学模型，并列出了相应的微分方程式。接着对动力学模型中的参数进行了研究讨论。得出了活塞直径、蓄能器体积和蓄能器初始压力等三个主要影响装置补偿效果的因素。
　　运用AMESim软件对天车补偿装置补偿效果进行了仿真，采用正交试验对补偿效果影响因素：补偿缸活塞直径、蓄能器体积和蓄能器初始压力等因素进行优化。通过对正交试验结果分析得出了蓄能器初始压力对补偿效果影响最大，并且得到了最优的参数组合。最后又通过AMESim软件对海浪的周期和高度分别采用批处理方法进行仿真，得到了适合于不同海域的参数组合。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 学术背景及选题依据

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容及意义

1.4 课题来源

第二章 深水钻机天车升沉补偿装置的方案设计

2.1常规的升沉补偿装置分析

2.2 天车升沉补偿系统设计

2.3 天车升沉补偿装置方案设计

2.4 天车升沉补偿装置结构参数设计

2.5 液压补偿缸的受力分析及强度校核

2.6 天车升沉补偿装置总成

2.7 小结

第三章 天车升沉补偿装置动力学建模及输出响应分析

3.1天车升沉补偿系统的理论分析

3.2. 天车升沉补偿装置动力学模型的建立

3.3 天车升沉补偿装置输出响应分析

3.4 小结

第四章 天车升沉补偿装置补偿效果影响因素分析

4.1 液压系统的相关设计

4.2天车升沉补偿装置补偿效果影响效果因素分析

4.3 参数最优组合的分析

4.4 最优组合关系表

4.5 小结

第五章 结论与展望

5.1 结 论

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文