CN105525869B - 可储能动力系统及储能式侧钻钻机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可储能动力系统及储能式侧钻钻机，主要用于开窗侧钻井施工的可储能移动式电动钻井装备。它包括载车，载车上设置有井架、绞车，绞车通过链条与角传动箱动力输出端连接，发动机模块和电动机模块布置在载车前部，其通过联轴器分别与分动箱动力输入端连接，所述分动箱动力输出端通过联轴器分别与角传动箱动力输入端和转盘传动箱连接，电动机模块与上述可储能动力系统连接，不但可为电动机模块提供动力源，还可将钻具的势能转化为电能储存在超级电容储能模块中，分动箱不但为角传动箱提供动力，还为转盘传动箱提供动力，省去了常规钻机专为转盘传动箱提供动力的配套装置，不但结构紧凑，还大大节约了制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于开窗侧钻井施工的可储能移动式电动钻井装备，尤其是一种可储能动力系统及储能式侧钻钻机。
背景技术
现有石油设备中没有专门针对侧钻钻井工艺而进行设计的钻机，目前普遍采用常规的陆地钻机和柴油机驱动的车载钻修机代替。常规陆地钻机进行侧钻钻井施工过程中的缺点是：功率利用率低、成本费用高、运输费用高、周期长；车载钻修机进行侧钻钻井施工过程中的缺点是：柴油机的污染物排放污染环境、噪声高影响在居民区施工、燃料费用相对较高；再者，常规钻井设备或修井设备无法回收管柱下放时所储存的重力势能，只能通过制动器将这部分能量转换成热能消耗掉，而实际作业中这部分势能能量是非常大的，这样既减少了设备的使用寿命，又造成了能源的浪费。为了解决这些问题，需要专门开发一种针对侧钻井工况的钻机设备。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术设备的缺点，提供一种可储能动力系统及储能式侧钻钻机，实现电动机在消耗较少外部电能的条件下实现大功率提升，并且可以将下放钻机钻具时，钻具的势能转化为电能储存在超级电容储能模块中。
本发明的目的是这样实现的：可储能动力系统，包括直流母线，发电机组通过导线分别与AC/DC整流器和辅助用电设备相连接，井场电网经变压器分别与AC/DC整流器和辅助用电设备相连接，AC/DC整流器另一端、DC/AC逆变器通过导线分别连接在直流母线上，储能模块经双向直流转换器连接在直流母线上，DC/AC逆变器另一端与变频器连接。所述储能模块为超级电容储能模块。所述发电机组、变压器与辅助用电设备之间的导线上设置有断路器。可储能动力系统不但可为电动机模块提供动力源，还可将钻具的势能转化为电能储存在超级电容储能模块中，结构简单，操作方便。
储能式侧钻钻机，包括载车，载车上设置有井架、绞车，绞车通过链条与角传动箱动力输出端连接，发动机模块和电动机模块布置在载车前部，其通过联轴器分别与分动箱动力输入端连接，所述分动箱动力输出端通过联轴器分别与角传动箱动力输入端和转盘传动箱连接，电动机模块与上述可储能动力系统连接；分动箱不但为角传动箱提供动力，还为转盘传动箱提供动力，省去了常规钻机专为转盘传动箱提供动力的配套装置，不但结构紧凑，还大大节约了制造成本。
发动机模块由发动机和液力变矩器组成，电动机模块由交流变频电机和变速箱组成。交流变频电机工作状态可分为电动机运行状态和发电机运行状态。电动机运行状态下交流变频电机输出动力驱动工作设备运转，实现钻机钻具提升；而下放钻机钻具时，钻具的势能转化为动能并带动电机反向运转，使电机处于发电运行状态，并将电能储存在超级电容储能模块中。
作为本发明的一种改进，发动机模块和电动机模块上方均设置有防护罩，起到防尘、防淋、防晒、降噪及防止高空物体下落砸伤模块零部件的作用。
附图说明
图1为本发明的可储能动力系统原理图；
图2是本发明的储能式侧钻钻机结构示意图；
图3是图2去掉井架后的俯视图。
图中，1、断路器，2、发电机组，3、变压器，4、双向直流转换器，5、辅助用电设备，6、AC/DC整流器，7、直流母线，8、DC/AC逆变器，9、变频器，10、电动机模块，11、发动机模块，12、分动箱，13、角传动箱，14、绞车，15、转盘传动箱，16、井场电网，17、储能模块，18、载车，19、防护罩，20、井架，21、可储能动力系统，22、转盘传动箱。
具体实施方式
在图1中，可储能动力系统21，包括直流母线7，发电机组2通过导线分别与AC/DC整流器6和辅助用电设备5相连接，井场电网16经变压器3分别与AC/DC整流器6和辅助用电设备5相连接，AC/DC整流器6另一端、DC/AC逆变器8通过导线分别连接在直流母线7上，储能模块17经双向直流转换器4连接在直流母线7上，DC/AC逆变器8另一端与变频器9连接。其中，储能模块17为超级电容储能模块，发电机组2、变压器3与辅助用电设备5之间的导线上设置有断路器1，起到安全保护作用。
在图2和图3中，储能式侧钻钻机，包括载车18，载车18上设置有井架20、绞车14，绞车14通过链条与角传动箱13动力输出端连接，发动机模块11和电动机模块10布置在载车18前部，其通过联轴器分别与分动箱12动力输入端连接，分动箱12的两个动力输入端均设置有离合器，发动机模块11和电动机模块10可单独或同时工作，实现动力单独或联合驱动。分动箱12动力输出端通过联轴器分别与角传动箱13动力输入端和转盘传动箱22连接，电动机模块10与上述可储能动力系统连接；分动箱12不但为角传动箱13提供动力，还为转盘传动箱22提供动力，省去了常规钻机专为转盘传动箱22提供动力的配套装置，不但结构紧凑，还大大节约了制造成本。
发动机模块11和电动机模块10上方均设置有防护罩19，起到防尘、防淋、防晒、降噪及防止高空物体下落砸伤模块零部件的作用。其中，发动机模块11由发动机和液力变矩器组成，电动机模块10由交流变频电机和变速箱组成，交流变频电机工作状态可分为电动机运行状态和发电机运行状态。电动机运行状态下交流变频电机输出动力驱动工作设备运转，实现钻机钻具提升；而下放钻机钻具时，钻具的势能转化为动能并带动电机反向运转，使电机处于发电运行状态，并将电能储存在超级电容储能模块17中。
储能式侧钻钻机进行提升负载工作时，电动机模块10中的交流变频电机可从DC/AC逆变器8得到与自身匹配的电力容量供应，此过程中超级电容储能模块17经双向直流转换器4对直流微网放电；储能式侧钻钻机进行下放及辅助作业时，一方面负载带动绞车14反转、绞车14再经过角传动箱13、分动箱12带动变频电机反转发电，实现负载的势能转换成电能重新储存到超级电容储能模块17中；另一方面可由其它分布电源提供的电力经直流微网传输到双向直流转换器4，再经双向直流转换器4为超级电容储能模块充电。
可储能动力系统21不但可为电动机模块10提供动力源，还可将钻具的势能转化为电能储存在超级电容储能模块17中，结构简单，操作方便。
本实施例并非对本发明的形状、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (4)
1.可储能动力系统，包括直流母线，其特征在于：发电机组通过导线分别与AC/DC整流器和辅助用电设备相连接，井场电网经变压器分别与AC/DC整流器和辅助用电设备相连接，AC/DC整流器另一端、DC/AC逆变器通过导线分别连接在直流母线上，储能模块经双向直流转换器连接在直流母线上，DC/AC逆变器另一端与变频器连接；
所述发电机组、变压器与辅助用电设备之间的导线上设置有断路器；
所述储能模块为超级电容储能模块。
2.储能式侧钻钻机，包括载车，载车上设置有井架、绞车，绞车通过链条与角传动箱动力输出端连接，发动机模块和电动机模块布置在载车前部，其通过联轴器分别与分动箱动力输入端连接，其特征在于：所述分动箱动力输出端通过联轴器分别与角传动箱动力输入端和转盘传动箱连接，电动机模块与可储能动力系统连接；
可储能动力系统，包括直流母线，发电机组通过导线分别与AC/DC整流器和辅助用电设备相连接，井场电网经变压器分别与AC/DC整流器和辅助用电设备相连接，AC/DC整流器另一端、DC/AC逆变器通过导线分别连接在直流母线上，储能模块经双向直流转换器连接在直流母线上，DC/AC逆变器另一端与变频器连接；
所述发电机组、变压器与辅助用电设备之间的导线上设置有断路器；
所述储能模块为超级电容储能模块。
3.根据权利要求2所述的储能式侧钻钻机，其特征在于：所述发动机模块由发动机和液力变矩器组成，电动机模块由交流变频电机和变速箱组成。
4.根据权利要求3所述的储能式侧钻钻机，其特征在于：所述发动机模块和电动机模块上方均设置有防护罩。
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