CN211958423U - 一种煤层气电力钻井装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤层气电力钻井装置，包括集装箱，所述集装箱的内部分别设置有高压计量断路器、变压器、有载调压分接开关、低压开关柜、补偿柜、变频柜、PLC柜和UPS，所述集装箱的顶部分别设置有变频电机、皮带、节能电机、MCC房和钻台远程操作箱，所述节能电机和变频电机通过皮带传动连接，所述PLC柜通过控制电缆与UPS电性连接。本实用新型对设备配置进行了优化集成，容量调减，全部在一个集装箱内，保留所有必须的设备，在使用过程中各种功能不变，变频驱动、功率因数补偿、谐波抑制、有载调压，充分利用钻井原有的节能电机，使得变电系统仅一路电压输出，降低成本，减少空间占用，设置近端和远程两处控制，方便了操作。

Description

一种煤层气电力钻井装置

技术领域

本实用新型涉及电力钻井装置技术领域，具体为一种煤层气电力钻井装置。

背景技术

目前煤层气的地面开采已经纳入国家发展计划，特别是地面开采煤层气除了有一定经济效益外，还可以降低煤炭中附存的瓦斯，对煤炭开采过程的安全性有很大的保障作用，因此煤层气的地面开采越来越被重视，但在煤层气钻井过程中，一直采取传统的油田钻井技术，主要的动力供应模式是柴油机通过链条传动直接驱动钻机，或者通过柴油机发电再利用电驱动钻机，利用柴油机钻井有两大问题，一是经济性差，钻井的成本50％来源于柴油的费用，二是环保性差，柴油机排放的颗粒物高(PM2.5和PM10)，因此如能利用电网的电力作为钻井动力，替代柴油提供钻井具有较好的经济性和环保性。

根据已经用完钻的煤层气井分析，每口煤层气井可用电力替代柴油30-40吨，按照在我国煤层气丰富的山西地区情况测算，仅在燃料成本节约方面，平均每口井可节约成本3-5万元，若综合考虑设备维护、人员成本等其他因素，经济效益更加明显。

但利用电网电力替代目前的柴油机进行煤层气钻井存在一些问题，一是煤层气井相对较浅，动力需求较低，利用传统的天然气和石油的网电钻井系统直接替代经济性很差，另外煤层气钻井过程周期较短，对于设备安装的简易型搬迁的便利性要求较高，只有设计一套专门的煤层气电力钻井装置，在动力需求、设备集成度、操作简便性和搬迁便利性更好的情况下，才能有经济性和易用性，才能够利用网电电力替代现有的柴油动力作为煤层气钻井动力系统。

常规煤层气电力钻井系统主要存在的问题包括：

1、依照现有的石油和天然气电力钻井系统直接替代，动力性不匹配，效率低；

2、整体造价较高，操作复杂，运行管理费用高，经济性差，无法在煤层气钻井领域推广应用；

3、占地空间大，在煤层气井场相对较小的空间里无法摆放，为此我们提出一种煤层气电力钻井装置来解决现有的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种煤层气电力钻井装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种煤层气电力钻井装置，包括集装箱，所述集装箱的内部分别设置有高压计量断路器、变压器、有载调压分接开关、低压开关柜、补偿柜、变频柜、PLC柜和UPS，所述集装箱的顶部分别设置有变频电机、皮带、节能电机、MCC房和钻台远程操作箱，所述节能电机和变频电机通过皮带传动连接，所述PLC柜通过控制电缆与UPS电性连接，所述UPS通过控制电缆与钻台远程操作箱电性连接，所述变频柜通过输电电缆与变频电机电性连接，所述节能电机通过输电电缆与MCC房电性连接。

优选的，所述集装箱的内部设置有空调，所述空调位于UPS的右侧。

优选的，所述高压计量断路器位于变压器左侧的顶部，所述有载调压分接开关位于变压器的底部。

优选的，所述低压开关柜位于变压器右侧的顶部，所述补偿柜位于低压开关柜的底部。

优选的，所述变频柜位于低压开关柜的右侧，所述PLC柜位于补偿柜的右侧，所述UPS位于变频柜右侧的顶部。

优选的，所述MCC房位于节能电机的右侧，所述钻台远程操作箱位于MCC房的右侧。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型对设备配置进行了优化集成，容量调减，全部在一个集装箱内，保留所有必须的设备，在使用过程中各种功能不变，变频驱动、功率因数补偿、谐波抑制、有载调压。

2、本实用新型充分利用钻井原有的节能电机，使得变电系统仅一路电压输出，降低成本，减少空间占用，设置近端和远程两处控制，方便了操作。

附图说明

图1为本实用新型的主视图。

图中：1、集装箱；2、高压计量断路器；3、变压器；4、有载调压分接开关；5、低压开关柜；6、补偿柜；7、变频柜；8、PLC柜；9、UPS；10、空调；11、变频电机；12、皮带；13、节能电机；14、MCC房；15、钻台远程操作箱。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供的一种实施例：一种煤层气电力钻井装置，包括集装箱1，集装箱1的内部分别设置有高压计量断路器2、变压器3、有载调压分接开关4、低压开关柜5、补偿柜6、变频柜7、PLC柜8和UPS9，集装箱1的顶部分别设置有变频电机11、皮带12、节能电机13、MCC房14和钻台远程操作箱15，节能电机13和变频电机11通过皮带12传动连接，PLC柜8通过控制电缆与UPS9电性连接，UPS9通过控制电缆与钻台远程操作箱15电性连接，变频柜7通过输电电缆与变频电机11电性连接，节能电机13通过输电电缆与MCC房14电性连接，变压器3调整为1600kVA，在容量方面完全满足目前国内所有煤层气钻井的需求，同时对电网容量的需求降低，在大部分地区可以使用该电力装置，扩大了电力替代柴油在煤层气钻井的使用范围，变压器3调整后增加或者优化了有载调压开关，使调压开关的档位增加到10档，控制更精细化，特别适用于煤层气井场位于电力线路终端电压波动较大的情况；电压等级优化后，只输出一种600V电压，从装备设置上减少了很多设备，如600V-400V的变压器3，600V的开关、400V的开关，包括为这些装置配备的冷却通风系统，利用煤层气钻机在皮带12传动系统中拖动的节能电机13作为400V电力的供应，前期由于柴油机在低负荷时效率非常低，因此专门配置了柴油辅助发电机组作为钻机未开动时的生活及辅助电力供应，采用了变频电机11，在低功率输出时效率基本不变，为利用节能电机13在钻机未开动时提供生活和辅助电力提供了条件，既节约了投资又保证了系统的使用效率；从两个集装箱1的电力供应系统改为一个集装箱1，根据电力供应装置容量变小的有利条件，把高压的计量、PT和断路器设计在一个柜体中，变压器3变小后缩小其占用的空间，去掉了600V-400V的变压器3，600V的开关、400V的开关，变频系统从原来的两套改为一套，通过优化整合后，从原来的2个40尺集装箱1整合为一个40尺集装箱1，除了设备体积优化适应煤层气井场空间有限的实际情况外，大大降低了成本，生产制造成本约为前期石油天然气电力钻井装备的50％，

进一步，集装箱1的内部设置有空调10，空调10位于UPS9的右侧，通过设置空调10，能够对集装箱内部产生的热量进行散热。

进一步，高压计量断路器2位于变压器3左侧的顶部，有载调压分接开关4位于变压器3的底部，通过设置高压计量断路器2可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，通过设置有载调压分接开关4，保证不中断负载电流的情况下，实现变压器3绕组中分接头之间的切换，从而改变绕组的匝数，即变压器3的电压比，最终实现调压的目的。

进一步，低压开关柜5位于变压器3右侧的顶部，补偿柜6位于低压开关柜5的底部，通过设置低压开关柜5，作为输电、配电及电能转换之用，通过设置补偿柜6，可以平衡感性负载，提高功率因数，以提升设备的利用率。

进一步，变频柜7位于低压开关柜5的右侧，PLC柜8位于补偿柜6的右侧，UPS9位于变频柜7右侧的顶部，通过设置变频柜7，能够减少变频电机11对电网的冲击，并且大幅的压降，达到节电的目，通过设置PLC柜8，可实现变频电机11和节能电机13，开关的控制的作用，通过设置UPS9，能够提供不间断的电源。

进一步，MCC房14位于节能电机13的右侧，钻台远程操作箱15位于MCC房14的右侧，通过设置钻台远程操作箱15，能够远程对钻井装置进行控制。

工作原理：采取1600kVA的变压器3即可完全满足动力需求，更适合在国内范围内的煤层气电力钻井需求，设计的电机为变频驱动电机，在低负荷时仍然保持较高的发电效率，在煤层气钻井领域利用电力替代柴油具有经济性，所有的设备设计在一个集装箱1内，优化后集成在一个40尺集装箱1内，既方便运输，降低制造和使用成本，同时解决了井场小、空间不足问题。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种煤层气电力钻井装置，包括集装箱(1)，其特征在于：所述集装箱(1)的内部分别设置有高压计量断路器(2)、变压器(3)、有载调压分接开关(4)、低压开关柜(5)、补偿柜(6)、变频柜(7)、PLC柜(8)和UPS(9)，所述集装箱(1)的顶部分别设置有变频电机(11)、皮带(12)、节能电机(13)、MCC房(14)和钻台远程操作箱(15)，所述节能电机(13)和变频电机(11)通过皮带(12)传动连接，所述PLC柜(8)通过控制电缆与UPS(9)电性连接，所述UPS(9)通过控制电缆与钻台远程操作箱(15)电性连接，所述变频柜(7)通过输电电缆与变频电机(11)电性连接，所述节能电机(13)通过输电电缆与MCC房(14)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种煤层气电力钻井装置，其特征在于：所述集装箱(1)的内部设置有空调(10)，所述空调(10)位于UPS(9)的右侧。

3.根据权利要求1所述的一种煤层气电力钻井装置，其特征在于：所述高压计量断路器(2)位于变压器(3)左侧的顶部，所述有载调压分接开关(4)位于变压器(3)的底部。

4.根据权利要求1所述的一种煤层气电力钻井装置，其特征在于：所述低压开关柜(5)位于变压器(3)右侧的顶部，所述补偿柜(6)位于低压开关柜(5)的底部。

5.根据权利要求1所述的一种煤层气电力钻井装置，其特征在于：所述变频柜(7)位于低压开关柜(5)的右侧，所述PLC柜(8)位于补偿柜(6)的右侧，所述UPS(9)位于变频柜(7)右侧的顶部。

6.根据权利要求1所述的一种煤层气电力钻井装置，其特征在于：所述MCC房(14)位于节能电机(13)的右侧，所述钻台远程操作箱(15)位于MCC房(14)的右侧。

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