波浪補償裝置的制作方法

本發明涉及波浪補償領域，尤其涉及一種波浪補償裝置。

背景技術：

隨著經濟的發展，地球上的油氣資源正在枯竭，油氣的開采開始轉向海洋，特別是向深海水域延伸。

進行海洋鉆井作業時，鉆井船和大鉤會在海浪的作用下產生周期性升沉運動，相應的，鉆柱也會產生相應的升沉運動，從而引起鉆壓的變化，這可能導致鉆頭脫離井底，使得鉆井作業暫停，甚至可能損壞鉆頭，造成巨大的經濟損失。為此，現有技術多在鉆井設備中增設波浪補償裝置來解決上述問題。

然而，現有的波浪補償裝置的補償精度較低，僅能適用于海況較好的淺海鉆井作業，當進行深海鉆井作業時，海況較為惡劣，鉆井船和大鉤的升沉幅度較大，仍可能出現鉆井作業暫停或損壞鉆頭等問題；另外，深海鉆井作業需要使用較長的鉆柱，鉆柱負載大，現有的波浪補償裝置將需要耗費大量的動力能源，使用成本高。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種波浪補償裝置，能夠更好地適應海況惡劣且鉆柱負載大的深海鉆井作業。

為了解決上述技術問題，本發明提出了一種波浪補償裝置，包括控制單元、被動補償單元、主動補償單元和傳感器單元；

所述控制單元具有數據采集端、第一供油控制端和第二供油控制端；

所述傳感器單元具有數據輸出端；所述數據輸出端連接所述控制單元的數據采集端；

所述被動補償單元包括第一蓄能器、第二蓄能器、高壓工作氣瓶、以及對稱設置在大鉤的兩端的第一被動液壓油缸和第二被動液壓油缸；所述第一被動液壓油缸具有第一被動無桿腔油口和用于連接所述大鉤的一端的第一被動活塞桿，所述第二被動液壓油缸具有第二被動無桿腔油口和用于連接所述大鉤的另一端的第二被動活塞桿；所述第一被動無桿腔油口通過所述第一蓄能器連接所述高壓工作氣瓶的氣體進出口，所述第二被動無桿腔油口通過所述第二蓄能器連接所述高壓工作氣瓶的氣體進出口；

所述主動補償單元包括倒置連接于所述大鉤的主動液壓油缸和用于控制油泵和所述主動液壓油缸之間的供油通路的連通和隔斷的主動供油控制模塊；所述主動液壓油缸具有主動有桿腔油口、主動無桿腔油口和用于連接所述大鉤的主動活塞桿；所述主動供油控制模塊具有第一受控端、第二受控端、第一出油口、第二出油口、以及用于連接所述油泵的第一出油口的進油口；所述主動有桿腔油口連接所述第一出油口，所述主動無桿腔油口連接所述第二出油口，所述第一受控端連接所述控制單元的第一供油控制端，所述第二受控端連接所述控制單元的第二供油控制端。

優選地，所述波浪補償裝置還包括充氣控制單元；所述控制單元還具有充氣控制端；

所述充氣控制單元包括第一控制氣閥、第二控制氣閥、控制氣體調壓閥、低壓控制氣瓶、第三控制氣閥、第一電控閥、第一氣動執行器、工作氣體導通閥、工作氣體調壓閥、以及用于連接空壓機的出氣口的總進氣口；所述第一氣動執行器用于控制所述工作氣體導通閥的開啟和關閉；

所述總進氣口通過第一控制氣閥連接所述工作氣體導通閥的進氣口，所述總進氣口還通過所述第二控制氣閥連接所述控制氣體調壓閥的進氣口；所述控制氣體調壓閥的低壓氣體出口連接所述低壓控制氣瓶的氣體進出口；所述低壓控制氣瓶的氣體進出口還通過所述第三控制氣閥連接所述第一電控閥的進氣口；所述第一電控閥的出氣口通過所述第一氣動執行器連接所述工作氣體導通閥，所述工作氣體導通閥的出氣口通過所述工作氣體調壓閥連接所述高壓工作氣瓶的氣體進出口；所述第一電控閥的控制信號輸入端連接所述控制單元的充氣控制端。

優選地，所述充氣控制單元還包括第四控制氣閥、第二電控閥、第二氣動執行器和工作排氣閥；所述控制單元還具有第一排氣控制端；所述第二氣動執行器用于控制所述工作排氣閥的開啟和關閉；

所述工作排氣閥的進氣口連接所述工作氣體導通閥的進氣口；所述低壓控制氣瓶的氣體進出口還通過所述第四控制氣閥連接所述第二電控閥的進氣口，所述第二電控閥的出氣口通過所述第二氣動執行器連接所述工作排氣閥；所述第二電控閥的控制信號輸入端連接所述控制單元的第一排氣控制端。

優選地，所述被動補償單元還包括第一被動供油控制模塊；

所述第一被動供油控制模塊包括第一調壓溢流閥、第二調壓溢流閥、第一過濾器、第二過濾器和第一電液換向閥；所述控制單元還具有第三供油控制端和第四供油控制端；

所述第一調壓溢流閥的進油口用于連接所述油泵的第二出油口，所述第一調壓溢流閥的出油口連接所述第一過濾器的進油口，所述第一調壓溢流閥的回油口連接所述第二過濾器的進油口；所述第二過濾器的出油口用于連接油箱；所述第二調壓溢流閥的進油口用于連接油泵的第三出油口，所述第二調壓溢流閥的出油口連接所述第一過濾器的進油口，所述第二調壓溢流閥的回油口連接所述第二過濾器的進油口；所述第一過濾器的出油口連接所述第一電液換向閥的進油口；所述第一電液換向閥的第一出油口連接所述第一被動無桿腔油口，所述第一電液換向閥的第二出油口連接所述第二被動無桿腔油口，所述第一電液換向閥的第一控制信號輸入端連接所述控制單元的第三供油控制端，所述第一電液換向閥的第二控制信號輸入端連接所述控制單元的第四供油控制端。

優選地，所述第一被動液壓油缸還具有第一被動有桿腔油口，所述第二被動液壓油缸還具有第二被動有桿腔油口；

所述被動補償單元還包括第二被動供油控制模塊；所述第二被動供油控制模塊包括第三調壓溢流閥、第四調壓溢流閥、第三過濾器、第四過濾器、第二電液換向閥和第三電液換向閥；所述控制單元還具有第五供油控制端、第六供油控制端、第七供油控制端和第八供油控制端；

所述第三調壓溢流閥的進油口用于連接油泵的第二出油口，所述第三調壓溢流閥的出油口連接所述第三過濾器的進油口，所述第三調壓溢流閥的回油口連接所述第四過濾器的進油口；所述第四調壓溢流閥的進油口用于連接油泵的第三出油口，所述第四調壓溢流閥的出油口連接所述第三過濾器的進油口，所述第四調壓溢流閥的回油口連接所述第四過濾器的進油口；所述第四過濾器的出油口用于連接油箱；所述第三過濾器的出油口連接所述第二電液換向閥的進油口和所述第三電液換向閥的進油口；所述第二電液換向閥的第一出油口連接所述第一被動無桿腔油口，所述第二電液換向閥的第二出油口連接所述第一被動有桿腔油口，所述第二電液換向閥的第一控制信號輸入端連接所述控制單元的第五供油控制端，所述第二電液換向閥的第二控制信號輸入端連接所述控制單元的第六供油控制端；所述第三電液換向閥的第一出油口連接所述第二被動無桿腔油口，所述第三電液換向閥的第二出油口連接所述第二被動有桿腔油口，所述第三電液換向閥的第一控制信號輸入端連接所述控制單元的第七供油控制端，所述第三電液換向閥的第二控制信號輸入端連接所述控制單元的第八供油控制端。

優選地，所述被動補償單元還包括第一安全隔離閥和第二安全隔離閥；所述控制單元還具有隔離控制端；

所述第一安全隔離閥設置在所述第一被動無桿腔油口和所述第一蓄能器之間，且所述第一安全隔離閥的控制信號輸入端連接所述控制單元的隔離控制端；所述第二安全隔離閥設置在所述第二被動無桿腔油口和所述第二蓄能器之間，且所述第二安全隔離閥的控制信號輸入端連接所述控制單元的隔離控制端。

優選地，所述被動補償單元還包括工作氣瓶電控閥和工作氣瓶排氣閥；所述控制單元還具有第二排氣控制端；

所述工作氣瓶電控閥的進氣口連接所述高壓工作氣瓶的排氣口，所述工作氣瓶電控閥的出氣口連接所述工作氣瓶排氣閥，所述工作氣瓶電控閥的控制信號輸入端連接所述控制單元的第二排氣控制端。

優選地，所述傳感器單元包括用于采集所述第一蓄能器的活塞位置信息的第一位置傳感器、用于采集所述第二蓄能器的活塞位置信息的第二位置傳感器、用于采集所述第一被動液壓油缸的活塞位置信息的第三位置傳感器、用于采集所述第二被動液壓油缸的活塞位置信息的第四位置傳感器、用于采集所述主動液壓油缸的活塞位置信息的第五位置傳感器、用于采集鉆井船的升沉位移的運動參考單元、用于采集所述大鉤的升沉位移的大鉤位移傳感器、用于采集所述被動液壓油缸的油壓的被動油壓傳感器、用于采集所述主動液壓油缸的油壓的主動油壓傳感器、以及用于采集死繩端張力的張力傳感器。

優選地，所述控制單元還具有第九供油控制端；所述主動控制模塊還具有第三受控端，所述第三受控端連接所述控制單元的第九供油控制端；

所述主動供油控制模塊還包括第五調壓溢流閥、第五過濾器、第六過濾器、比例換向閥、電磁換向閥、第一邏輯芯、第二邏輯芯、第一單向導通閥和第二單向導通閥；

所述第五調壓溢流閥的進油口連接所述主動供油控制模塊的進油口，所述第五調壓溢流閥的出油口連接所述第五過濾器的進油口，所述第五調壓溢流閥的回油口連接所述第六過濾器的進油口；

所述第五過濾器的出油口連接所述比例換向閥的第一進油口和所述電磁換向閥的第一進油口，且所述第五過濾器的出油口還通過所述第一單向導通閥連接所述主動供油控制模塊的第二出油口；

所述比例換向閥的第二進油口連接所述第六過濾器的進油口，所述比例換向閥的第一出油口連接所述主動供油控制模塊的第一出油口，所述比例換向閥的第二出油口通過所述第二單向導通閥連接所述主動供油控制模塊的第二出油口，所述比例換向閥的第一控制信號輸入端連接所述主動供油模塊的第一受控端，，所述比例換向閥的第二控制信號輸入端連接所述主動供油模塊的第二受控端；

所述電磁換向閥的第二進油口連接所述第六過濾器的進油口，所述電磁換向閥的出油口連接所述第一邏輯芯的控制油口和所述第二邏輯芯的控制油口，所述電磁換向閥的控制信號輸入端連接所述主動供油模塊的第三受控端；

所述第一邏輯芯的第一油口連接所述主動控制供油模塊的第一出油口，所述第一邏輯芯的第二油口連接所述第六過濾器的進油口；

所述第二邏輯芯的第一油口連接所述主動供油控制模塊的第二出油口，所述第二邏輯芯的第二油口連接所述第六過濾器的進油口；

所述第六過濾器的出油口用于連接油箱。

優選地，所述控制單元包括微控制器、交換機和PLC控制器；所述微控制器通過現場總線的方式連接所述交換機，所述交換機通過所述現場總線的方式連接所述PLC控制器。

實施本發明，具有如下有益效果：

本發明提供的波浪補償裝置，通過設置控制單元、被動補償單元、主動補償單元和傳感器單元；傳感器單元的數據輸出端連接控制單元的數據采集端；被動補償單元中的第一被動液壓油缸和第二被動液壓油缸對稱設置在所述大鉤的兩端，第一被動液壓油缸的第一被動活塞桿連接所述大鉤的一端，第二被動液壓油缸的第二被動活塞桿連接所述大鉤的另一端；主動補償單元包括倒置連接于大鉤的主動液壓油缸和主動供油控制模塊；主動供油控制模塊包括第一出油口、第二出油口、第一受控端、第二受控端和用于連接油泵的第一出油口的進油口，第一出油口連接主動液壓油缸的主動有桿腔油口，第二出油口連接主動液壓油缸的主動無桿腔油口，第一受控端連接控制單元的第一供油控制端，第二受控端連接控制單元的第二供油控制端。可見，本發明結合被動補償和主動補償，提高了補償精度，減少了動力能源的投入，從而能夠更好地適應海況惡劣且鉆柱負載大的深海鉆井作業。

附圖說明

圖1是本發明提供的波浪補償裝置的一個實施例的結構示意圖；

圖2是本發明提供的波浪補償裝置的另一個實施例的原理示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

在實際應用中，鉆井船上設置有鉆井平臺，波浪補償裝置安裝于所述鉆井平臺的井架上，且所述波浪補償裝置通過大鉤連接鉆柱；另外，所述波浪補償裝置需要連接油泵、油箱以及空壓機，其中，油泵用于為所述波浪補償裝置提供液壓油，所述油箱用于盛放液壓油，所述空壓機用于為所述波浪補償裝置提供相應壓強的氣體。

請參閱圖1，是本發明提供的波浪補償裝置的一個實施例的結構示意圖(連接有大鉤和油泵)。

本發明實施例提供的波浪補償裝置，包括控制單元10、被動補償單元20、主動補償單元30和傳感器單元40；

所述控制單元10具有數據采集端、第一供油控制端和第二供油控制端；

所述傳感器單元40具有數據輸出端；所述數據輸出端連接所述控制單元10的數據采集端；

所述被動補償單元20包括第一蓄能器201、第二蓄能器202、高壓工作氣瓶203、以及對稱設置在大鉤60的兩端的第一被動液壓油缸204和第二被動液壓油缸205；所述第一被動液壓油缸204具有第一被動無桿腔油口2041和用于連接所述大鉤60的一端的第一被動活塞桿2042，所述第二被動液壓油缸205具有第二被動無桿腔油口2051和用于連接所述大鉤60的另一端的第二被動活塞桿2052；所述第一被動無桿腔油口2041通過所述第一蓄能器201連接所述高壓工作氣瓶203的氣體進出口，所述第二被動無桿腔油口2051通過所述第二蓄能器202連接所述高壓工作氣瓶203的氣體進出口；

所述主動補償單元30包括倒置連接于所述大鉤的主動液壓油缸301和用于控制油泵70和所述主動液壓油缸301之間的供油通路的連通和隔斷的主動供油控制模塊302；所述主動液壓油缸301具有主動有桿腔油口3011、主動無桿腔油口3012和用于連接所述大鉤60的主動活塞桿3013；所述主動供油控制模塊302具有第一受控端、第二受控端、第一出油口、第二出油口、以及用于連接所述油泵70的第一出油口的進油口oil_in；所述主動有桿腔油口3011連接所述第一出油口，所述主動無桿腔油口3012連接所述第二出油口，所述第一受控端連接所述控制單元10的第一供油控制端，所述第二受控端連接所述控制單元10的第二供油控制端。

需要說明的是，在實際應用中，所述第一被動液壓油缸204的缸體的底部和所述第二被動液壓油缸205的缸體的底部均安裝于鉆井平臺的井架80上，所述第一被動液壓油缸204和所述第二被動液壓油缸205平行設置，且所述第一被動液壓油缸204和所述第二被動液壓油缸205對稱設置在所述大鉤60的兩端，所述第一被動液壓油缸204的第一被動活塞桿2042連接所述大鉤60的一端，所述第二被動液壓油缸205的第二被動活塞桿2052連接所述大鉤60的另一端；所述主動液壓油缸301的缸體倒置安裝于所述鉆井平臺的井架80上，且所述主動液壓油缸301中的主動活塞桿3013連接所述大鉤60，優選地，所述主動活塞桿3013連接所述大鉤60的中部。可見，所述第一被動活塞桿2042、所述第二被動活塞桿2052以及所述主動活塞桿3013發生相應運動時均可對所述大鉤60施以相應的作用力，以帶動所述大鉤60產生相應的運動，從而補償所述大鉤60因海浪作用產生的升沉位移。

在本發明實施例中，所述被動補償單元20中，所述第一蓄能器201包括氣體腔、液壓油腔、活塞、氣體進出口和流體進出口；所述第一被動液壓油缸204的第一被動無桿腔油口2041位于所述第一被動液壓油缸204的無桿腔的側壁上；所述第一被動液壓油缸204的無桿腔和所述第一蓄能器201的液壓油腔通過所述第一被動無桿腔油口2041、所述第一蓄能器201的流體進出口、以及兩者之間的油管連通；所述第一蓄能器201的氣體腔和所述高壓工作氣瓶203的氣體腔通過所述第一蓄能器201的氣體進出口、所述高壓工作氣瓶203的氣體進出口、以及兩者之間的氣管連通。

另外，所述第一蓄能器201的氣體進出口處還設置有第一工作氣閥211和第一排氣閥212，所述第一工作氣閥211用于控制所述第一蓄能器201和外部氣體管路的連通和隔斷，所述第一排氣閥212用于在需要時將所述第一蓄能器201的氣體腔內的氣體排出，例如所述波浪補償裝置結束工作時，以避免所述第一蓄能器201中的高壓氣體引發危險事故。并且，所述第一蓄能器201的流體進出口和所述第一被動液壓油缸204的第一被動無桿腔油口2041的公共連接端處還設置有第一泄放閥213，用于在需要時將所述第一蓄能器201的液壓油腔內的液壓油和所述第一被動液壓油缸204的無桿腔內的液壓油排出。

相應地，所述第二蓄能器202包括氣體腔、液壓油腔、活塞、氣體進出口和流體進出口；所述第二被動液壓油缸205的第二被動無桿腔油口2051位于所述第二被動液壓油缸205的無桿腔的側壁上；所述第二被動液壓油缸205的無桿腔和所述第二蓄能器202的液壓油腔通過所述第二被動無桿腔油口2051、所述第二蓄能器202的流體進出口、以及兩者之間的油管連通；所述第二蓄能器202的氣體腔和所述高壓工作氣瓶203的氣體腔通過所述第二蓄能器202的氣體進出口、所述高壓工作氣瓶203的氣體進出口、以及兩者之間的氣管連通。另外，所述第二蓄能器202的氣體進出口處還設置有第二工作氣閥214和第二排氣閥215，所述第二工作氣閥214用于控制所述第二蓄能器202和外部氣體管路的連通和隔斷，所述第二排氣閥215用于在需要時將所述第二蓄能器202的氣體腔內的氣體排出，例如所述波浪補償裝置結束工作時，以避免所述第二蓄能器202中的高壓氣體引發危險事故。并且，所述第二蓄能器202的流體進出口和所述第二被動液壓油缸205的第二被動無桿腔油口2051的公共連接端處還設置有第二泄放閥216，用于在需要時將所述第二蓄能器202的液壓油腔內的液壓油和所述第二被動液壓油缸205的無桿腔內的液壓油排出。在本發明實施例中，所述高壓工作氣瓶203的氣體進出口處還設置有第三工作氣閥217，用于控制所述高壓工作氣瓶203和外部氣體管路的連通和隔斷。

需要說明的是，在本發明實施例中，所述第一蓄能器201的氣體進出口、所述第二蓄能器202的氣體進出口、以及所述高壓工作氣瓶203的氣體進出口均通過工作氣體調壓閥連接工作氣體導通閥，所述工作氣體導通閥還用于連接空壓機，以獲取高壓工作氣體。

在本發明實施例中，所述主動補償單元30中，所述主動液壓油缸301的主動有桿腔油口3011處還設置有第三泄放閥303，所述主動無桿腔油口3012處還設置有第四泄放閥304，分別用于在需要時將所述主動液壓油缸301的有桿腔內的液壓油和無桿腔內的液壓油排出。

本發明實施例提供的波浪補償裝置的工作原理如下：

在進行波浪補償之前，需先完成所述波浪補償裝置的準備工作，即為所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202和所述高壓工作氣瓶203充氣，以及為所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202、第一被動液壓油缸204、第二被動液壓油缸205和主動液壓油缸301充油，并使得所述第一蓄能器201的活塞、所述第二蓄能器202的活塞、所述第一被動液壓油缸204的活塞、所述第二被動液壓油缸205的活塞、以及所述主動液壓油缸301的活塞均位于行程的中間位置，形成初始油氣壓力平衡。

當鉆井船在海浪作用下產生升沉運動時，所述波浪補償裝置將進行被動補償、主動預測補償和主動二次補償。其中，所述被動補償和所述主動預測補償可以同時發生，即在實際實施過程中，兩者幾乎同時發生，但需要說明的是，在實施過程中存在各種影響因素，因此，兩者不是在任意時刻都同時發生。另外，所述主動二次補償發生在所述主動預測補償之后。下面將詳述所述被動補償、所述主動預測補償和所述主動二次補償的工作過程。

主動預測補償：

所述傳感器單元40中的運動參考單元(MRU，Motion Reference Unit)采集所述鉆井船的當前升沉位移，所述控制單元10根據所述鉆井船的當前升沉位移和預存的歷史升沉數據獲取所述鉆井船的升沉趨勢，即所述第一升沉趨勢，以預測所述鉆井船在下一時刻的運動情況，并根據所述升沉趨勢控制所述主動供油控制模塊302的工作，使得所述油泵70為所述主動液壓油缸301的無桿腔充油或者有桿腔充油，以補償所述大鉤60將因海浪作用產生的升沉位移。

具體地，若根據所述升沉趨勢獲知所述鉆井船在下一時刻將向上運動，則所述控制單元10控制所述主動供油模塊連通所述油泵70和所述主動液壓油缸301的無桿腔之間的供油通路，使得所述油泵70向所述主動液壓油缸301的無桿腔注入液壓油，從而使得所述主動液壓油缸301的主動活塞桿3013向下運動，進而帶動所述大鉤60向下運動，以補償所述大鉤60將因海浪作用產生的向上的位移；若根據所述升沉趨勢獲知所述鉆井船在下一時刻將向下運動，則所述控制單元10控制所述主動供油控制模塊302連通所述油泵70和所述主動液壓油缸301的有桿腔之間的供油通路，使得所述油泵70向所述主動液壓油缸301的有桿腔注入液壓油，從而使得所述主動液壓油缸301的主動活塞桿3013向上運動，進而帶動所述大鉤60向上運動，以補償所述大鉤60將因海浪作用產生的向下的位移。

被動補償：

當所述鉆井船在海浪作用下向上運動時，所述第一被動液壓油缸204的第一被動活塞桿2042、所述第二被動液壓油缸205的第二被動活塞桿2052以及所述大鉤60均瞬時向上運動，由于所述大鉤60向上運動，所述大鉤60對其連接的鉆柱向上的拉力增大，因而所述大鉤60對所述第一被動活塞桿2042和所述第二被動活塞桿2052向下的壓力增大，所述第一被動液壓油缸204中的活塞的上下兩端將產生壓力差，即失去平衡，從而所述第一被動液壓油缸204中的活塞向下運動，即所述第一被動活塞桿2042向下運動，同理，所述第二被動活塞桿2052也向下運動，從而帶動所述大鉤60向下運動，以補償所述大鉤60因海浪作用產生的向上的位移。并且，所述第一被動活塞桿2042和所述第二被動活塞桿2052向下運動時，所述第一被動液壓油缸204的無桿腔內的液壓油和所述第二被動液壓油缸205的無桿腔內的液壓油分別壓入所述第一蓄能器201的液壓油腔和所述第二蓄能器202的液壓油腔，所述第一蓄能器201的活塞和所述第一蓄能器201的活塞均向上運動，所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202和所述高壓工作氣瓶203內的工作氣體的體積壓縮，壓強增加，從而達到被動補償后的油氣壓力平衡。

當所述鉆井船在海浪作用下向下運動時，所述第一被動液壓油缸204的第一被動活塞桿2042、所述第二被動液壓油缸205的第二被動活塞桿2052以及所述大鉤60均瞬時向下運動，由于所述大鉤60向下運動，所述大鉤60對其連接的鉆柱向上的拉力減小，因而所述大鉤60對所述第一被動活塞桿2042和所述第二被動活塞桿2052向下的壓力減小，所述第一被動液壓油缸204中的活塞的上下兩端將產生壓力差，即失去平衡，所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202和所述高壓工作氣瓶203內的工作氣體的壓強減小，體積膨脹，所述第一蓄能器201的活塞向下運動，所述第一蓄能器201的液壓油腔內的液壓油被壓入到所述第一被動液壓油缸204的無桿腔內，所述第一被動活塞桿2042向上運動，同理，所述第二被動活塞桿2052也向上運動，從而帶動所述大鉤60向上運動，以補償所述大鉤60因海浪作用產生的向下的位移，從而達到被動補償后的油氣壓力平衡。

主動二次補償：

當所述鉆井船在海浪作用下向上運動時，經過所述被動補償和所述主動預測補償過程后，所述控制單元10獲取所述傳感器單元40采集的鉆壓和所述大鉤60的當前上升位移，并根據所述鉆壓和所述大鉤60的當前升沉位移控制所述主動供油模塊連通所述油泵70和所述主動液壓油缸301的無桿腔之間的供油通路，使得所述油泵70向所述主動液壓油缸301的無桿腔注入液壓油，從而使得所述主動液壓油缸301的主動活塞桿3013向下運動，進而帶動所述大鉤60向下運動，以補償所述大鉤60因海浪作用產生的向上的位移。

當所述鉆井船在海浪作用下向下運動時，經過所述被動補償和所述主動預測補償過程后，所述控制單元10獲取所述傳感器單元40采集的鉆壓和所述大鉤60的當前下沉位移，并根據所述鉆壓和所述大鉤60的當前升沉位移控制所述主動供油模塊連通所述油泵70和所述主動液壓油缸301的有桿腔之間的供油通路，使得所述油泵70向所述主動液壓油缸301的有桿腔注入液壓油，從而使得所述主動液壓油缸301的主動活塞桿3013向上運動，進而帶動所述大鉤60向上運動，以補償所述大鉤60因海浪作用產生的向下的位移。

本發明實施例提供的波浪補償裝置，通過設置控制單元10、被動補償單元20、主動補償單元30和傳感器單元40；被動補償單元20中的第一被動液壓油缸204和第二被動液壓油缸205對稱設置在所述大鉤60的兩端，第一被動液壓油缸204的第一被動活塞桿2042連接所述大鉤60的一端，第二被動液壓油缸205的第二被動活塞桿2052連接所述大鉤60的另一端；主動補償單元30包括倒置連接于大鉤60的主動液壓油缸301和主動供油控制模塊302；主動供油控制模塊302包括第一出油口、第二出油口、第一受控端、第二受控端和用于連接油泵的第一出油口的進油口，第一出油口連接主動液壓油缸301的主動有桿腔油口3011，第二出油口連接主動液壓油缸301的主動無桿腔油口3012，第一受控端連接控制單元10的第一供油控制端，第二受控端連接控制單元10的第二供油控制端。可見，本發明結合被動補償和主動補償，提高了補償精度，減少了動力能源的投入，從而能夠更好地適應海況惡劣且鉆柱負載大的深海鉆井作業。

請一并參閱圖1和圖2，是本發明提供的波浪補償裝置的另一個實施例的原理示意圖(連接有大鉤、油泵、油箱和空壓機)，本實施例提供的波浪補償裝置在上述實施例的基礎上作了進一步優化，具體如下：

優選地，所述波浪補償裝置還包括充氣控制單元50；所述控制單元10還具有充氣控制端；

所述充氣控制單元50包括第一控制氣閥501、第二控制氣閥502、控制氣體調壓閥503、低壓控制氣瓶504、第三控制氣閥505、第一電控閥506、第一氣動執行器507、工作氣體導通閥508、工作氣體調壓閥509、以及用于連接空壓機90的出氣口的總進氣口gas_in；所述第一氣動執行器507用于控制所述工作氣體導通閥508的開啟和關閉；

所述總進氣口gas_in通過第一控制氣閥501連接所述工作氣體導通閥508的進氣口，所述總進氣口gas_in還通過所述第二控制氣閥502連接所述控制氣體調壓閥503的進氣口；所述控制氣體調壓閥503的低壓氣體出口連接所述低壓控制氣瓶504的氣體進出口；所述低壓控制氣瓶504的氣體進出口還通過所述第三控制氣閥505連接所述第一電控閥506的進氣口；所述第一電控閥506的出氣口通過所述第一氣動執行器507連接所述工作氣體導通閥508，所述工作氣體導通閥508的出氣口通過所述工作氣體調壓閥509連接所述高壓工作氣瓶203的氣體進出口；所述第一電控閥506的控制信號輸入端連接所述控制單元10的充氣控制端。

需要說明的是，在進行波浪補償之前，需先為所述波浪補償裝置中的第一蓄能器201、第二蓄能器202和高壓工作氣瓶203充氣。在其他實施方式中，所述第一蓄能器201的氣體進出口、所述第二蓄能器202的氣體進出口、以及所述高壓工作氣瓶203的氣體進出口可以通過工作氣體調壓閥連接工作氣體導通閥的出氣口，所述工作氣體導通閥的進氣口用于連接空壓機的出氣口，當需要充氣時，由用戶手動打開所述工作氣體導通閥。然而，高壓工作氣體屬于危險能源，若操作不慎，則可能引發危險事故，直接危害用戶。

因此，本發明實施例中，在所述波浪補償裝置中增設所述充氣控制單元50。在實際應用中，在所述總進氣口gas_in處接入空壓機90，在為所述波浪補償裝置充氣之前(即為所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202以及所述高壓工作氣瓶203充氣之前)，打開所述第二控制氣閥502，所述空壓機90輸出的高壓氣體經過所述控制氣體調壓閥503降壓為滿足預設的壓力閾值的低壓氣體后，充入所述低壓控制氣瓶504中，以完成所述低壓控制氣瓶504的充氣工作。當需要為所述波浪補償裝置充氣時，打開所述第一控制氣閥501和所述第三控制氣閥505，再由所述控制單元10的充氣控制端輸出相應的控制信號至所述第一電控閥506的控制信號輸入端，所述第一電控閥506導通，所述低壓控制氣瓶504中的低壓氣體通過所述第一電控閥506到達所述第一氣動執行器507，從而控制所述第一氣動執行器507打開所述工作氣體導通閥508，此后，所述空壓機90輸出的高壓氣體依次經過所述第一控制氣閥501和所述工作氣體導通閥508到達所述工作氣體調壓閥509，經過所述工作氣體調壓閥509降壓為滿足預設的壓力閾值的高壓氣體后，充入所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202以及所述高壓工作氣瓶203中。本實施例中，采用低壓氣體作為控制氣體，以控制所述波浪補償裝置的充氣過程，有效地提高了波浪補償裝置的安全性和穩定性，并且，采用高壓氣體作為所述第一蓄能器201和所述第二蓄能器202的工作氣體，有效地提高了工作氣體的彈性勢能，從而有效地提高了所述波浪補償裝置的負荷承載能力。

需要說明的是，所述低壓控制氣瓶504的排氣口處還設置有第三排氣閥514，用于在需要時將所述低壓控制氣瓶504中的氣體排出。

優選地，所述充氣控制單元50還包括第四控制氣閥510、第二電控閥511、第二氣動執行器512和工作排氣閥513；所述控制單元10還具有第一排氣控制端；所述第二氣動執行器512用于控制所述工作排氣閥513的開啟和關閉；

所述工作排氣閥513的進氣口連接所述工作氣體導通閥508的進氣口；所述低壓控制氣瓶504的氣體進出口還通過所述第四控制氣閥510連接所述第二電控閥511的進氣口，所述第二電控閥511的出氣口通過所述第二氣動執行器512連接所述工作排氣閥513；所述第二電控閥511的控制信號輸入端連接所述控制單元10的第一排氣控制端。

在本發明實施例中，所述充氣控制單元50中還設置有排氣回路，為所述波浪補償裝置排氣。具體地，當所述波浪補償裝置需要排氣時，打開所述第四控制氣閥510，再由所述控制單元10的第一排氣控制端輸出相應的控制信號至所述第二電控閥511的控制信號輸入端，所述第二電控閥511導通，所述低壓控制氣瓶504中的低壓氣體通過所述第二電控閥511到達所述第二氣動執行器512，從而控制所述第二氣動執行器512打開所述工作排氣閥513，此后，所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202以及所述高壓工作氣瓶203中的高壓氣體依次經過所述工作氣體調壓閥509、所述工作氣體導通閥508和所述工作排氣閥513排出。本實施方式采用低壓氣體作為控制氣體，在需要時能夠將所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202以及所述高壓工作氣瓶203內的高壓工作氣體排出，例如所述波浪補償裝置結束工作時，大大降低了發生危險事故的機率，提高了裝置的安全性能。

在一個可選的實施方式中，所述被動補償單元20還包括第一被動供油控制模塊；

所述第一被動供油控制模塊包括第一調壓溢流閥、第二調壓溢流閥、第一過濾器、第二過濾器和第一電液換向閥；所述控制單元10還具有第三供油控制端和第四供油控制端；

所述第一調壓溢流閥的進油口用于連接所述油泵70的第二出油口，所述第一調壓溢流閥的出油口連接所述第一過濾器的進油口，所述第一調壓溢流閥的回油口連接所述第二過濾器的進油口；所述第二過濾器的出油口用于連接油箱100；所述第二調壓溢流閥的進油口用于連接油泵70的第三出油口，所述第二調壓溢流閥的出油口連接所述第一過濾器的進油口，所述第二調壓溢流閥的回油口連接所述第二過濾器的進油口；所述第一過濾器的出油口連接所述第一電液換向閥的進油口；所述第一電液換向閥的第一出油口連接所述第一被動無桿腔油口2041，所述第一電液換向閥的第二出油口連接所述第二被動無桿腔油口2051，所述第一電液換向閥的第一控制信號輸入端連接所述控制單元10的第三供油控制端，所述第一電液換向閥的第二控制信號輸入端連接所述控制單元10的第四供油控制端。(未圖示)

需要說明的是，在進行波浪補償之前，需先為所述波浪補償裝置中的第一蓄能器201、第二蓄能器202、第一被動液壓油缸204和第二被動液壓油缸205充油。

需要說明的是，所述油泵70的第二出油口為所述被動補償單元20的供油口，流量較大，用于為所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202、所述第一被動液壓油缸204和所述第二被動液壓油缸205提供液壓油；所述油泵70的第三出油口為所述被動補償單元20的補油口，流量較小，用于在所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202、所述第一被動液壓油缸204或所述第二被動液壓油缸205中的液壓油出現泄露或損耗時，為其補充液壓油。

在本實施方式中，所述第一被動液壓油缸204和所述第二被動液壓油缸205均選用單側充油的液壓油缸，即，所述第一被動液壓油缸204上僅僅有一個油口——第一被動無桿腔油口2041，所述第一被動無桿腔油口2041位于所述第一被動液壓油缸204的無桿腔的側壁上。另外，所述第二被動液壓油缸205的結構與所述第一被動油缸相同，此處不加贅述。

在本實施方式中，所述第一調壓溢流閥和所述第二調壓溢流閥用于限制油壓，以防止供給所述被動補償單元20的液壓油的油壓過高；具體地，所述第一調壓溢流閥具有第一預設油壓閾值，當所述第一調壓溢流閥的進油口流入的液壓油的油壓高于所述第一預設油壓閾值時，所述第一調壓溢流閥的進油口和回油口連通，部分液壓油通過所述第一調壓溢流閥的回油口以及所述第二過濾器流回油箱100；同理，所述第二調壓溢流閥具有第二預設油壓閾值，當所述第二調壓溢流閥的進油口流入的液壓油的油壓高于所述第二預設油壓閾值時，所述第二調壓溢流閥的進油口和回油口連通，部分液壓油通過所述第二調壓溢流閥的回油口以及所述第二過濾器流回油箱100。所述第一過濾器和所述第二過濾器用于濾除所述液壓油內的雜質顆粒。所述第一電液換向閥為三位四通電液換向閥，所述第一電液換向閥具有第一控制信號輸入端、第二控制信號輸入端、進油口、第一出油口和第二出油口，當所述第一控制信號輸入端有相應的控制信號輸入時，所述第一出油口與所述進油口連通，所述第二出油口與所述進油口隔斷，當所述第二控制信號輸入端有相應的控制信號輸入時，所述第二出油口與所述進油口連通，所述第一出油口與所述進油口隔斷。

下面詳述所述第一被動供油控制模塊的工作原理：

在實際使用中，將所述第一調壓溢流閥的進油口連接油泵70的第二出油口，將所述第二調壓溢流閥的進油口連接油泵70的第三出油口，將所述油泵70的進油口和所述第二過濾器的出油口連接油箱100。

當需要給所述第一蓄能器201和所述第一被動液壓油缸204充油時，所述控制單元10的第三供油控制端輸出相應的控制信號至所述第一電液換向閥的第一控制信號輸入端，所述第一電液換向閥的第一出油口和其進油口連通，所述油泵70的第二出油口流出的液壓油通過所述第一調壓溢流閥、所述第一過濾器以及所述第一電液換向閥的進油口流向所述第一電液換向閥的第一出油口，從而給所述第一蓄能器201和所述第一被動液壓油缸204充油；當需要給所述第二蓄能器202和所述第二被動液壓油缸205充油時，所述控制單元10的第四供油控制端輸出相應的控制信號至所述第一電液換向閥的第二控制信號輸入端，所述第一電液換向閥的第二出油口和其進油口連通，所述油泵70的第二出油口流出的液壓油通過所述第一調壓溢流閥、所述第一過濾器以及所述第一電液換向閥的進油口流向所述第一電液換向閥的第二出油口，從而給所述第二蓄能器202和所述第二被動液壓油缸205充油。在此過程中，若所述油泵70的第二出油口流出的液壓油的油壓高于所述第一調壓溢流閥的第一預設油壓閾值，則部分液壓油通過所述第一調壓溢流閥的回油口和所述第二過濾器流回油箱100。

另外，在工作過程中，若需要為所述第一蓄能器201和所述第一被動液壓油缸204補充液壓油，則所述控制單元10的第三供油控制端輸出相應的控制信號至所述第一電液換向閥的第一控制信號輸入端，所述第一電液換向閥的第一出油口和其進油口連通，所述油泵70的第三出油口流出的液壓油通過所述第二調壓溢流閥、所述第一過濾器以及所述第一電液換向閥的進油口流向所述第一電液換向閥的第一出油口，從而給所述第一蓄能器201和所述第一被動液壓油缸204補充液壓油；若需要為所述第二蓄能器202和所述第二被動液壓油缸205補充液壓油，則所述控制單元10的第四供油控制端輸出相應的控制信號至所述第一電液換向閥的第二控制信號輸入端，其他工作過程類似，此處不加贅述。在此過程中，若所述油泵70的第三出油口流出的液壓油的油壓高于所述第二調壓溢流閥的第二預設油壓閾值，則部分液壓油通過所述第二調壓溢流閥的回油口和所述第二過濾器流回油箱100。

優選地，所述第一被動液壓油缸204還具有第一被動有桿腔油口2043，所述第二被動液壓油缸205還具有第二被動有桿腔油口2053；

所述被動補償單元20還包括第二被動供油控制模塊206；所述第二被動供油控制模塊206包括第三調壓溢流閥2061、第四調壓溢流閥2062、第三過濾器2063、第四過濾器2064、第二電液換向閥2065和第三電液換向閥2066；所述控制單元10還具有第五供油控制端、第六供油控制端、第七供油控制端和第八供油控制端；

所述第三調壓溢流閥2061的進油口用于連接油泵70的第二出油口，所述第三調壓溢流閥2061的出油口連接所述第三過濾器2063的進油口，所述第三調壓溢流閥2061的回油口連接所述第四過濾器2064的進油口；所述第四調壓溢流閥2062的進油口用于連接油泵70的第三出油口，所述第四調壓溢流閥2062的出油口連接所述第三過濾器2063的進油口，所述第四調壓溢流閥2062的回油口連接所述第四過濾器2064的進油口；所述第四過濾器2064的出油口用于連接油箱100；所述第三過濾器2063的出油口連接所述第二電液換向閥2065的進油口和所述第三電液換向閥2066的進油口；所述第二電液換向閥2065的第一出油口連接所述第一被動無桿腔油口2041(在圖2中，用兩個D標號表示該連接關系)，所述第二電液換向閥2065的第二出油口連接所述第一被動有桿腔油口2043(在圖2中，用兩個C標號表示該連接關系)，所述第二電液換向閥2065的第一控制信號輸入端連接所述控制單元10的第五供油控制端，所述第二電液換向閥2065的第二控制信號輸入端連接所述控制單元10的第六供油控制端；所述第三電液換向閥2066的第一出油口連接所述第二被動無桿腔油口2051(在圖2中，用兩個F標號表示該連接關系)，所述第三電液換向閥2066的第二出油口連接所述第二被動有桿腔油口2053(在圖2中，用兩個E標號表示該連接關系)，所述第三電液換向閥2066的第一控制信號輸入端連接所述控制單元10的第七供油控制端，所述第三電液換向閥2066的第二控制信號輸入端連接所述控制單元10的第八供油控制端。

在本發明實施例中，所述第一被動液壓油缸204和所述第二被動液壓油缸205均選用雙側充油的液壓油缸，即，所述第一被動液壓油缸204上具有兩個油口——第一被動無桿腔油口2041和第一被動有桿腔油口2043，所述第一被動無桿腔油口2041位于所述第一被動液壓油缸204的無桿腔的側壁上，所述第一被動有桿腔油口2043位于所述第一被動液壓油缸204的有桿腔的側壁上。另外，所述第二被動液壓油缸205的結構與所述第一被動油缸相同，此處不加贅述。需要說明的是，相較于上述實施方式中選用的單側充油的液壓油缸，使用雙側充油的液壓油缸增強了所述波浪補償裝置的工作穩定性。

需要說明的是，在進行波浪補償之前，需先為所述波浪補償裝置中的第一蓄能器201、第二蓄能器202、第一被動液壓油缸204和第二被動液壓油缸205充油。

需要說明的是，所述油泵70的第二出油口為所述被動補償單元20的供油口，流量較大，用于為所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202、所述第一被動液壓油缸204和所述第二被動液壓油缸205提供工作用油，所述油泵70的第三出油口為所述被動補償單元20的補油口，流量較小，用于在所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202、所述第一被動液壓油缸204或所述第二被動液壓油缸205中的液壓油出現泄露或損耗時，為其補充液壓油。

在本發明實施例中，所述第三調壓溢流閥2061和所述第四調壓溢流閥2062用于限制油壓，以防止供給所述被動補償單元20的液壓油的油壓過高；具體地，所述第三調壓溢流閥2061具有第三預設油壓閾值，當所述第三調壓溢流閥2061的進油口流入的液壓油的油壓高于所述第三預設油壓閾值時，所述第三調壓溢流閥2061的進油口和回油口連通，部分液壓油通過所述第三調壓溢流閥2061的回油口以及所述第四過濾器2064流回油箱100；同理，所述第四調壓溢流閥2062具有第四預設油壓閾值，當所述第四調壓溢流閥2062的進油口流入的液壓油的油壓高于所述第四預設油壓閾值時，所述第四調壓溢流閥2062的進油口和回油口連通，部分液壓油通過所述第四調壓溢流閥2062的回油口以及所述第四過濾器2064流回油箱100。所述第三過濾器2063和所述第四過濾器2064用于濾除所述液壓油內的雜質顆粒。所述第二電液換向閥2065為三位四通電液換向閥，所述第二電液換向閥2065具有第一控制信號輸入端、第二控制信號輸入端、進油口、第一出油口和第二出油口，當所述第一控制信號輸入端有相應的控制信號輸入時，所述第一出油口與所述進油口連通，所述第二出油口與所述進油口隔斷，當所述第二控制信號輸入端有相應的控制信號輸入時，所述第二出油口與所述進油口連通，所述第一出油口與所述進油口隔斷，所述第三電液換向閥2066和所述第二電液換向閥2065的結構及工作原理均相同，此處不加贅述。

需要說明的是，在所述第一被動液壓油缸204的第一被動有桿腔油口2043處還設置有第五泄放閥218，在所述第二被動液壓油缸205的第二被動有桿腔油口2053處還設置有第六泄放閥219，分別用于在需要時將所述第一被動液壓油缸204的有桿腔內的液壓油和所述第二被動液壓油缸205的有桿腔內的液壓油排出。

下面詳述所述第二被動供油控制模塊206的工作原理：

在實際使用中，將所述第三調壓溢流閥2061的進油口連接油泵70的第二出油口，將所述第四調壓溢流閥2062的進油口連接油泵70的第三出油口，將所述油泵70的進油口和所述第四過濾器2064的出油口用于連接油箱100。

當需要給所述第一被動液壓油缸204的無桿腔和所述第一蓄能器201充油，則所述控制單元10的第五供油控制端輸出相應的控制信號至所述第二電液換向閥2065的第一控制信號輸入端，所述第一電液換向閥的第一出油口和其進油口連通，所述油泵70的第二出油口流出的液壓油通過所述第三調壓溢流閥2061、所述第三過濾器2063以及所述第二電液換向閥2065的進油口流向所述第二電液換向閥2065的第一出油口，從而給所述第一被動液壓油缸204的無桿腔和所述第一蓄能器201充油；當需要給所述第二蓄能器202和所述第二被動液壓油缸205的無桿腔充油時，所述控制單元10的第七供油控制端輸出相應的控制信號至所述第三電液換向閥2066的第一控制信號輸入端，其他工作過程類似，此處不加贅述。在上述過程中，若所述油泵70的第二出油口流出的液壓油的油壓高于所述第三調壓溢流閥2061的第三預設油壓閾值，則部分液壓油通過所述第三調壓溢流閥2061的回油口和所述第四過濾器2064流回油箱100。

當需要給所述第一被動液壓油缸204的有桿腔充油時，所述控制單元10的第六供油控制端輸出相應的控制信號至所述第二電液換向閥2065的第二控制信號輸入端，所述第二電液換向閥2065的第二出油口和其進油口連通，所述油泵70的第二出油口流出的液壓油通過所述第三調壓溢流閥2061、所述第三過濾器2063以及所述第二電液換向閥2065的進油口流向所述第二電液換向閥2065的第二出油口，從而給所述第一被動液壓油缸204的有桿腔充油；當需要給所述第二被動油缸的有桿腔充油時，所述控制單元10的第八供油控制端輸出相應的控制信號至所述第三電液換向閥2066額第二控制信號輸入端，其他工作過程類似，此處不加贅述。在上述過程中，若所述油泵70的第二出油口流出的液壓油的油壓高于所述第三調壓溢流閥2061的第三預設油壓閾值，則部分液壓油通過所述第三調壓溢流閥2061的回油口和所述第四過濾器2064流回油箱100。

另外，在工作過程中，若需要為所述第一蓄能器201和所述第一被動液壓油缸204的無桿腔補充液壓油，則所述控制單元10的第五供油控制端輸出相應的控制信號至所述第二電液換向閥2065的第一控制信號輸入端，所述第二電液換向閥2065的第一出油口和其進油口連通，所述油泵70的第三出油口流出的液壓油通過所述第三調壓溢流閥2061、所述第三過濾器2063以及所述第二電液換向閥2065的進油口流向所述第二電液換向閥2065的第一出油口，從而給所述第一蓄能器201和所述第一被動液壓油缸204的無桿腔補充液壓油；當需要為所述第二蓄能器202和所述第二被動液壓油缸205的無桿腔補充液壓油時，所述控制單元10的第七供油控制端輸出相應的控制信號至所述第三電液換向閥2066的第一控制信號輸入端，其他工作過程類似，此處不加贅述。在上述過程中，若所述油泵70的第三出油口流出的液壓油的油壓高于所述第四調壓溢流閥2062的第四預設油壓閾值，則部分液壓油通過所述第四調壓溢流閥2062的回油口和所述第四過濾器2064流回油箱100。

若需要為所述第一被動液壓油缸204的有桿腔補充液壓油，則所述控制單元10的第六供油控制端輸出相應的控制信號至所述第二電液換向閥2065的第二控制信號輸入端，所述第二電液換向閥2065的第二出油口和其進油口連通，所述油泵70的第三出油口流出的液壓油通過所述第三調壓溢流閥2061、所述第三過濾器2063以及所述第二電液換向閥2065的進油口流向所述第二電液換向閥2065的第二出油口，從而給所述第一蓄能器201和所述第一被動液壓油缸204的無桿腔補充液壓油；當需要為所述第二被動液壓油缸205的有桿腔補充液壓油，所述控制單元10的第八供油控制端輸出相應的控制信號至所述第三電液換向閥2066的第二控制信號輸入端，其他工作過程類似，此處不加贅述。在上述過程中，若所述油泵70的第三出油口流出的液壓油的油壓高于所述第四調壓溢流閥2062的第四預設油壓閾值，則部分液壓油通過所述第四調壓溢流閥2062的回油口和所述第四過濾器2064流回油箱100。

優選地，所述被動補償單元20還包括第一安全隔離閥207和第二安全隔離閥208；所述控制單元10還具有隔離控制端；

所述第一安全隔離閥207設置在所述第一被動無桿腔油口2041和所述第一蓄能器201之間，且所述第一安全隔離閥207的控制信號輸入端連接所述控制單元10的隔離控制端；所述第二安全隔離閥208設置在所述第二被動無桿腔油口2051和所述第二蓄能器202之間，且所述第二安全隔離閥208的控制信號輸入端連接所述控制單元10的隔離控制端。

在本發明實施例中，增設所述第一安全隔離閥207和所述第二安全隔離閥208，當所述第一被動活塞桿2042和所述第二被動活塞桿2052突然失去負載時，所述控制單元10的隔離控制端輸出相應的控制信號至所述第一安全隔離閥207和所述第二安全隔離閥208，所述第一安全隔離閥207和所述第二安全隔離閥208關閉，隔斷所述第一蓄能器201和所述第一被動液壓油缸204之間的油路，以及所述第二蓄能器202和所述第二被動液壓油缸205之間的油路，即所述第一蓄能器201無法再向所述第一被動液壓油缸204壓入液壓油，所述第二蓄能器202無法再向所述第二被動液壓油缸205壓入液壓油，能夠有效地防止所述第一被動活塞桿2042從所述第一被動液壓油缸204中飛出，以及所述第二被動活塞桿2052從所述第二被動液壓油缸205中飛出，增強了所述波浪補償裝置的安全性及可靠性。

優選地，所述被動補償單元20還包括工作氣瓶電控閥209和工作氣瓶排氣閥210；所述控制單元10還具有第二排氣控制端；

所述工作氣瓶電控閥209的進氣口連接所述高壓工作氣瓶203的排氣口，所述工作氣瓶電控閥209的出氣口連接所述工作氣瓶排氣閥210，所述工作氣瓶電控閥209的控制信號輸入端連接所述控制單元10的第二排氣控制端。

在本發明實施例中，所述工作氣瓶電控閥209和工作氣瓶排氣閥210用于在需要時將所述高壓工作氣瓶203中的氣體排出，例如所述波浪補償裝置結束工作時，以避免所述高壓工作氣瓶203中的高壓氣體引發危險事故。具體地，當需要將所述高壓工作氣瓶203中的氣體排出時，所述控制單元10的第二排氣控制端輸出相應的控制信號至所述工作氣瓶電控閥209的控制信號輸入端，所述工作氣瓶電控閥209控制所述工作氣瓶排氣閥210打開，從而將所述高壓工作氣瓶203中的氣體排出。

需要說明的是，通過所述工作氣瓶電控閥209和工作氣瓶排氣閥210和上述通過充氣控制單元50中的排氣回路均可排氣，但它們的區別在于，通過所述工作氣瓶電控閥209和所述工作氣瓶排氣閥210排氣較為精準，而通過充氣控制單元50中的排氣回路排氣較為粗略。

優選地，所述傳感器單元40包括用于采集所述第一蓄能器201的活塞位置信息的第一位置傳感器401、用于采集所述第二蓄能器202的活塞位置信息的第二位置傳感器402、用于采集所述第一被動液壓油缸204的活塞位置信息的第三位置傳感器403、用于采集所述第二被動液壓油缸205的活塞位置信息的第四位置傳感器404、用于采集所述主動液壓油缸301的活塞位置信息的第五位置傳感器405、用于采集鉆井船的升沉位移的運動參考單元(未圖示)、用于采集所述大鉤60的升沉位移的大鉤位移傳感器(未圖示)、用于采集所述被動液壓油缸的油壓的被動油壓傳感器406、用于采集所述主動液壓油缸301的油壓的主動油壓傳感器407、用于采集所述被動補償單元20中工作氣體的壓力的工作氣體壓力傳感器408，以及用于采集死繩端張力的張力傳感器(未圖示)。

在本發明實施例中，所述第一位置傳感器401設置在所述第一蓄能器201的活塞上；所述第二位置傳感器402設置在所述第二蓄能器202的活塞上；所述第三位置傳感器403設置在所述第一被動液壓油缸204的活塞上；所述第四位置傳感器404設置在所述第二被動液壓油缸205的活塞上；所述第五位置傳感器405設置在所述主動液壓油缸301的活塞上；所述運動參考單元設置在所述鉆井船的船體上，用于采集所述鉆井船的升沉位移，即所述鉆井船的相應位置相對于海底的絕對位移；所述大鉤位移傳感器設置在所述大鉤60上，用于采集所述大鉤60的升沉位移，即所述大鉤60相對于所述鉆井船的相應位置的絕對位移；所述被動油壓傳感器406用于采集被動液壓油缸中的液壓油的油壓，其可以設置在所述第一被動液壓油缸204或者所述第二被動液壓油缸205的油口處(無桿腔油口和有桿腔油口均可)，圖中僅僅示出了設置在所述第一被動液壓油缸204的第一被動無桿腔油口2041處的情況；所述主動油壓傳感器407用于采集所述主動液壓油缸301中的液壓油的油壓，其可以設置在所述主動液壓油缸301的油口處(有桿腔油口或無桿腔油口均可)，圖中僅僅示出了設置在所述第一主動無桿腔油口3012處的情況；所述工作氣體壓力傳感器408用于采集所述被動補償單元20中工作氣體的壓力，其可以設置在所述高壓工作氣瓶203的氣體進出口處；所述張力傳感器設置在所述死繩端處，用于采集所述死繩端的張力。上述各個傳感器實時采集相應的數據，并反饋至所述控制單元10。

需要說明的是，所述控制單元10能夠根據所述第一位置傳感器401采集的數據自動且精確地將所述第一蓄能器201的活塞調整至行程的中間位置，類似的，能夠分別根據所述第二位置傳感器402、第三位置傳感器403、第四位置傳感器404、第五位置傳感器405采集的數據自動且精確地將所述第二蓄能器202、所述第一被動液壓油缸204、所述第二被動液壓油缸205、所述主動液壓油缸301的活塞調整至行程的中間位置，調整過程無需用戶用肉眼觀察，且無需用戶手動調整，簡化了調整過程，增加了調整的準確性，能更好的滿足用戶需求。

需要說明的是，所述控制單元10能夠根據所述運動參考單元采集的所述鉆井船的升沉位移獲取所述鉆井船的升沉速度，以及結合所述升沉位移和預存的歷史升沉數據獲取所述鉆井船的升沉趨勢，進而根據所述升沉位移、升沉速度以及所述升沉趨勢生成主動預測補償信號，以控制所述主動供油控制模塊302的工作，使得所述油泵70為所述主動液壓油缸301的無桿腔充油或者為所述主動液壓油缸301的有桿腔充油，進而補償所述大鉤60將因海浪作用產生的升沉位移。

另外，所述控制單元10還能夠根據所述大鉤位移傳感器采集的所述大鉤60的升沉位移獲取所述大鉤60的升沉速度和所述大鉤60的升沉趨勢，并且，根據所述被動油壓傳感器406采集的被動液壓油缸的油壓、所述主動油壓傳感器407采集的所述主動液壓油缸301的油壓、以及所述張力傳感器采集的死繩端張力獲取鉆壓，以及根據所述大鉤60的升沉趨勢獲取鉆壓變化趨勢，進而根據所述大鉤60的升沉位移、升沉速度和升沉趨勢、所述鉆壓和所述鉆壓變化趨勢生成主動二次補償信號，以控制所述主動供油控制模塊302的工作，使得所述油泵70為所述主動液壓油缸301的無桿腔或者有桿腔充油，進而進一步補償所述大鉤60因海浪作用產生的升沉位移。

優選地，所述控制單元10還具有第九供油控制端；所述主動控制模塊還具有第三受控端，所述第三受控端連接所述控制單元10的第九供油控制端；

所述主動供油控制模塊302還包括第五調壓溢流閥3021、第五過濾器3022、第六過濾器3023、比例換向閥3024、電磁換向閥3025、第一邏輯芯3026、第二邏輯芯3027、第一單向導通閥3028和第二單向導通閥3029；

所述第五調壓溢流閥3021的進油口連接所述主動供油控制模塊302的進油口，所述第五調壓溢流閥3021的出油口連接所述第五過濾器3022的進油口，所述第五調壓溢流閥3021的回油口連接所述第六過濾器3023的進油口；

所述第五過濾器3022的出油口連接所述比例換向閥3024的第一進油口和所述電磁換向閥3025的第一進油口，且所述第五過濾器3022的出油口還通過所述第一單向導通閥3028連接所述主動供油控制模塊302的第二出油口；

所述比例換向閥3024的第二進油口連接所述第六過濾器3023的進油口，所述比例換向閥3024的第一出油口連接所述主動供油控制模塊302的第一出油口，所述比例換向閥3024的第二出油口通過所述第二單向導通閥3029連接所述主動供油控制模塊302的第二出油口，所述比例換向閥3024的第一控制信號輸入端連接所述主動供油模塊的第一受控端，所述比例換向閥3024的第二控制信號輸入端連接所述主動供油模塊的第二受控端；

所述電磁換向閥3025的第二進油口連接所述第六過濾器3023的進油口，所述電磁換向閥3025的出油口連接所述第一邏輯芯3026的控制油口和所述第二邏輯芯3027的控制油口，所述電磁換向閥3025的控制信號輸入端連接所述主動供油模塊的第三受控端；

所述第一邏輯芯3026的第一油口連接所述主動控制供油模塊的第一出油口，所述第一邏輯芯3026的第二油口連接所述第六過濾器3023的進油口；

所述第二邏輯芯3027的第一油口連接所述主動供油控制模塊302的第二出油口，所述第二邏輯芯3027的第二油口連接所述第六過濾器3023的進油口；

所述第六過濾器3023的出油口用于連接油箱100。

需要說明的是，在圖2中，用兩個A標號表示所述主動供油控制模塊302的第一出油口和所述主動液壓油缸301的主動有桿腔油口連接，用兩個B標號表示所述主動供油控制模塊302的第二出油口和所述主動液壓油缸301的主動無桿腔油口連接。

需要說明的是，所述主動供油控制模塊302用于控制油泵70和所述主動液壓油缸301之間的供油通路的連通和隔斷，其可以有多種結構，例如，形如上述第一被動供油控制模塊，電液換向閥的第一出油口連接所述主動供油控制模塊302的第一出油口，即連接所述主動液壓油缸301的有桿腔油口，所述電液換向閥的第二出油口連接所述主動供油控制模塊302的第二出油口，即連接所述主動液壓油缸301的無桿腔油口，其他連接關系參考所述第一被動供油控制模塊的結構，此處不加贅述，但在上述結構中，在所述海浪作用下，所述主動液壓油缸301始終具有補償功能，然而，有時候用戶并不希望所述主動液壓油缸301進行主動補償操作。

因此，在本發明實施例中，所述主動供油控制模塊302具有懸浮/補償切換功能，即，所述主動供油控制模塊302可以根據所述控制單元10的第九供油控制端輸出的控制信號控制所述主動液壓油缸301的主動活塞桿3013是否跟隨所述大鉤60運動，即是否能夠進行主動補償操作。本實施方式能夠根據用戶需求控制所述主動補償單元30的工作狀態，豐富了波浪補償裝置的功能，能更好的滿足用戶需求。

在本發明實施例中，所述第五調壓溢流閥3021用于限制油壓，以防止供給所述主動補償單元30的液壓油的油壓過高；具體地，所述第五調壓溢流閥3021具有第五預設油壓閾值，當所述第五調壓溢流閥3021的進油口流入的液壓油的油壓高于所述第五預設油壓閾值時，所述第五調壓溢流閥3021的進油口和回油口連通，部分液壓油通過所述第五調壓溢流閥3021的回油口以及所述第六過濾器3023流回油箱100。所述第五過濾器3022和所述第六過濾器3023用于濾除所述液壓油內的雜質顆粒。所述比例換向閥3024為三位四通電液換向閥，所述比例換向閥3024具有第一控制信號輸入端、第二控制信號輸入端、第一進油口、第二進油口、第一出油口和第二出油口，當所述第一控制信號輸入端有相應的控制信號輸入時，所述第一出油口與所述第二進油口連通，所述第二出油口與所述第一進油口連通，當所述第二控制信號輸入端有相應的控制信號輸入時，所述第一出油口與所述第一進油口連通，所述第二出油口與所述第二進油口連通，所述電磁換向閥3025具有控制信號輸入端、第一進油口、第二進油口和出油口，當所述電磁換向閥3025的控制信號輸入端有相應的控制信號輸入時，所述第一進油口與所述出油口連通，當所述電磁換向閥3025的控制信號輸入端沒有相應的控制信號輸入時，所述第二進油口與所述出油口連通。所述第一邏輯芯3026具有第一油口、第二油口和控制油口，當所述控制油口沒有液壓油輸入或者其輸入的液壓油的油壓低于預設的油壓時，所述第一油口和所述第二油口連通，當所述控制油口輸入的液壓油的油壓高于所述預設的油壓時，所述第一油口和所述第二油口隔斷，即相當于一個彈簧開關，所述第二邏輯芯3027與所述第一邏輯芯3026的結構及功能均相同，此處不加贅述。

下面將詳述本實施例中的主動供油控制模塊302的工作原理：

當所述控制單元10的第九供油控制端輸出相應的控制信號至所述電磁換向閥3025的控制信號輸入端，所述油泵70輸出的高壓液壓油無法到達所述第一邏輯芯3026和所述第二邏輯芯3027的控制油口，因此，所述第一邏輯芯3026的第一油口和第二油口連通，所述第二邏輯芯3027的第一油口和第二油口連通，即等效于所述主動液壓油缸301的主動有桿腔油口3011和主動無桿腔油口3012連通，所述主動液壓油缸301的活塞的兩端始終不會產生壓力差，因此，所述主動活塞桿3013將跟隨與所述大鉤60運動，即，所述主動活塞桿3013無法對所述大鉤60施加作用力，無主動補償操作；當所述控制單元10的第九供油控制端沒有輸出相應的控制信號至所述電磁換向閥3025的控制信號輸入端時，所述油泵70輸出的高壓液壓油能夠到達所述第一邏輯芯3026和所述第二邏輯芯3027的控制油口，因此，所述第一邏輯芯3026的第一油口和第二油口隔斷，所述第二邏輯芯3027的第一油口和第二油口隔斷，即所述主動液壓油缸301的主動有桿腔油口3011和主動無桿腔油口3012不連通，所述主動液壓油缸301的活塞的兩端能夠在相應的情況下產生相應的壓力差，因此，在所述大鉤60產生升沉運動時，即，所述主動活塞桿3013能夠對所述大鉤60施加相應的作用力，存在主動補償操作。

具體地，所述主動補償單元30的工作狀態分為四種，分別為：所述主動活塞桿3013跟隨所述大鉤60向上運動、所述主動活塞桿3013跟隨所述大鉤60向下運動、所述主動活塞桿3013在所述控制單元10的控制下向上運動，從而帶動所述大鉤60向上運動、以及所述主動活塞桿3013在所述控制單元10的控制下向下運動，從而帶動所述大鉤60向下運動。下面將分別詳述它們的工作過程。

一、所述主動活塞桿3013跟隨所述大鉤60向上運動。

當所述控制單元10的第九供油控制端沒有輸出相應的控制信號至所述電磁換向閥3025的控制信號輸入端，且所述主動活塞桿3013跟隨所述大鉤60向上運動時，所述主動液壓油缸301的無桿腔內的液壓油被壓出，被壓出的液壓油經過所述第一邏輯芯3026的第一油口，從所述第一邏輯芯3026的第二油口流出，一部分向下經所述第六過濾器3023過濾后流回油箱100，另一部分依次經過所述第二邏輯芯3027的第二油口和第一油口流向所述主動液壓油缸301的有桿腔內，在此過程中，所述主動液壓油缸301的有桿腔和無桿腔內的液壓油均為潤滑作用。

二、所述主動活塞桿3013跟隨所述大鉤60向下運動。

當所述控制單元10的第九供油控制端沒有輸出相應的控制信號至所述電磁換向閥3025的控制信號輸入端，且所述主動活塞桿3013跟隨所述大鉤60向下運動時，所述主動液壓油缸301的有桿腔內的液壓油被壓出，被壓出的液壓油經過所述第二邏輯芯3027的第一油口，從所述第二邏輯芯3027的第二油口流向所述第一邏輯芯3026的第二油口，進而從所述第一邏輯芯3026的第一油口流出至所述主動液壓油缸301的無桿腔內，另外，油箱100內的液壓油在虹吸作用下，通過所述第六過濾器3023流向所述第一邏輯芯3026的第二油口，進而從所述第一邏輯芯3026的第一油口流出至所述主動液壓油缸301的無桿腔內，在此過程中，所述主動液壓油缸301的有桿腔和無桿腔內的液壓油也均為潤滑作用。

三、所述主動活塞桿3013在所述控制單元10的控制下向下運動，從而帶動所述大鉤60向下運動。

當所述控制單元10檢測到所述大鉤60向上運動時，所述控制單元10的第九供油控制端輸出相應的控制信號至所述電磁換向閥3025的控制信號輸入端，且其第二供油控制端輸出相應的控制信號至所述比例換向閥3024的第二控制信號輸入端，所述油泵70的第一出油口流出高壓液壓油，經過所述第五調壓溢流閥3021和第五過濾器3022后，一部分高壓液壓油再經過所述電磁換向閥3025的第二進油口及出油口流至所述第一邏輯芯3026和所述第二邏輯芯3027的控制油口，使得所述第一邏輯芯3026的第一油口和第二油口隔斷，所述第二邏輯芯3027的第一油口和第二油口隔斷，即所述主動液壓油缸301的主動有桿腔油口3011和主動無桿腔油口3012不連通。另一部分再經過所述比例換向閥3024的第一進油口，從所述比例換向閥3024的第一出油口流出至所述主動液壓油缸301的無桿腔內，為所述主動液壓油缸301的無桿腔充油，所述主動液壓油缸301的主動活塞桿3013向下運動，從而帶動所述大鉤60向下運動，以補償所述大鉤60因海浪作用產生的上升位移。并且，當所述主動活塞桿3013向下運動時，所述主動液壓油缸301的有桿腔內的液壓油被壓出，被壓出的液壓油經過所述第二單向導通閥3029后，從所述比例換向閥3024的第一進油口流入，進而從所述比例換向閥3024的第一出油口流出至所述主動液壓油缸301的無桿腔內，以為所述主動液壓油缸301的無桿腔補充液壓油，由于所述主動液壓油的有桿腔流出的液壓油直接為高壓液壓油，因此，可以用所述主動液壓油的有桿腔流出的液壓油為所述主動液壓油缸301的無桿腔補充部分液壓油，這樣可以減少所述油泵70需要為所述主動液壓油缸301的有桿腔提供的高壓液壓油，即減少了油泵70的工作量，有效地節約了能源。

四、所述主動活塞桿3013在所述控制單元10的控制下向上運動，從而帶動所述大鉤60向上運動。

當所述控制單元10檢測到所述大鉤60向下運動時，所述控制單元10的第九供油控制端輸出相應的控制信號至所述電磁換向閥3025的控制信號輸入端，且其第一供油控制端輸出相應的控制信號至所述比例換向閥3024的第一控制信號輸入端，所述油泵70的第一出油口流出的高壓液壓油，經過所述第五調壓溢流閥3021和第五過濾器3022后，一部分高壓液壓油經過所述電磁換向閥3025的第二進油口及出油口流至所述第一邏輯芯3026和所述第二邏輯芯3027的控制油口，使得所述第一邏輯芯3026的第一油口和第二油口隔斷，所述第二邏輯芯3027的第一油口和第二油口隔斷，即所述主動液壓油缸301的主動有桿腔油口3011和主動無桿腔油口3012不連通。另一部分高壓液壓油再經過所述比例換向閥3024的第一進油口，從所述比例換向閥3024的第二出油口流出，進而經過所述第一單向導通閥3028后流向所述主動液壓油缸301的有桿腔內，為所述主動液壓油缸301的有桿腔充油，所述主動液壓油缸301的主動活塞桿3013向上運動，從而帶動所述大鉤60向上運動，以補償所述大鉤60因海浪作用產生的下沉位移，并且，當所述主動活塞桿3013向上運動時，所述主動液壓油缸301的無桿腔內的液壓油被壓出，被壓出的液壓油從所述比例換向閥3024的第一出油口流入，進而從所述比例換向閥3024的第二進油口流出，經過所述第六過濾器3023后流回油箱100。

優選地，所述控制單元10包括微控制器101、交換機102和PLC控制器103；所述微控制器101通過現場總線的方式連接所述交換機102，所述交換機102通過所述現場總線的方式連接所述PLC控制器103。

在本發明實施例中，所述微控制器101用于解析所述傳感器單元40采集的數據以及生成相應的控制指令，所述交換機102用于實現數據及控制指令的轉發，所述PLC控制器103用于實現數據格式的轉換。可以理解的是，具體實施時，在物理形式上，由所述控制單元10中的PLC控制器與裝置中的相應閥門以及相應傳感器電連接。

本發明實施例提供的波浪補償裝置，通過設置控制單元10、被動補償單元20、主動補償單元30和傳感器單元40；被動補償單元20中的第一被動液壓油缸204和第二被動液壓油缸205對稱設置在所述大鉤60的兩端，第一被動液壓油缸204的第一被動活塞桿2042連接所述大鉤60的一端，第二被動液壓油缸205的第二被動活塞桿2052連接所述大鉤60的另一端；主動補償單元30包括倒置連接于大鉤60的主動液壓油缸301和主動供油控制模塊302；主動供油控制模塊302包括第一出油口、第二出油口、第一受控端、第二受控端和用于連接油泵的第一出油口的進油口，第一出油口連接主動液壓油缸301的主動有桿腔油口3011，第二出油口連接主動液壓油缸301的主動無桿腔油口3012，第一受控端連接控制單元10的第一供油控制端，第二受控端連接控制單元10的第二供油控制端。可見，本發明結合被動補償和主動補償，提高了補償精度，減少了動力能源的投入，從而能夠更好地適應海況惡劣且鉆柱負載大的深海鉆井作業。

以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也視為本發明的保護范圍。