CN212803093U - 一种拖挂式网电修井机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钻修装备领域一种拖挂式网电修井机及作业方法。本发明含牵引车、拖挂车、空压机组、绞车电机、油泵机组、井架系统、绞车、控制柜、电容柜、保护柜。拖挂车承载其它装备，可与牵引车分离，由蓄电池驱动独立作业；空压机组与油泵机组提供气、液压动力；绞车电机直驱绞车提放管柱；超级电容缓冲功率波动并回收管柱势能。修井功率小于网电功率时超级电容充电，反之补偿网电功率；管柱下放时绞车电机反转发电，势能转化为电能得以回收；传动系统取消分动箱、角箱、爬坡链条箱及其传动轴等大部件，系统大为简化。本发明将超级电容与蓄电池应用于修井机作业与移运，有效解决了网电利用难题，并提出一种轻便、节能、环保的拖挂式网电修井机。
Description
技术领域
本发明涉及钻井装备技术领域，具体涉及一种拖挂式网电修井机。
背景技术
钻修井装备技术领域中，修井机普遍采用柴油机+变速箱组合来提供动力，并通过分动箱将动力分别传递给绞车、转盘及主机车前后桥等执行机构。此种传动形式能量转化率低、燃油能耗大，噪声及废气污染严重，传动系统复杂，维护成本高。国内井场网电已经覆盖各采油区域，电动修井机替代传统柴驱修井机已成趋势，但井场变压器难以兼顾修井作业与采油作业功率，且变压器改换扩容成本较高，因此现阶段电动修井机多采用混合驱动形式，即在传统柴驱修井机基础上增加储能装置、电机等设备，使混动修井机使整车成本与重量大幅提高，传动结构更加复杂，因此解决网电利用难题已成为电动钻修机普及应用的关键技术。本发明利用超级电容与蓄电池自身特点，将其分别应用于修井机作业与移运，解决了网电利用难题，并在此基础上提出一种轻便、节能、环保的拖挂式网电修井机。
发明内容
本发明公开了钻修装备领域中一种拖挂式网电修井机。本发明包括牵引车、拖挂车、空压机组、绞车电机、油泵机组、井架系统、绞车、电容柜、电控柜和保护柜。
牵引车包含蓄电池和牵引电机，为系统提供移运动力，可与拖挂车分离，由蓄电池驱动独立作业；蓄电池能量密度大，功率密度小，充放电持续时间长，吸收或释放功率慢，适合功率变化平缓的牵引车移运使用；
拖挂车用于承载并固定其它装备，配备液压支腿和车架，由牵引车牵引移动；
空压机组提供气压动力，供气控系统和气控刹车使用；
液泵机组提供液压动力，供液控系统和液压支腿、起升液缸使用；
绞车电机使用具有低速大扭矩特性的永磁同步电机，可以直接驱动绞车提放管柱，无需使用减速装置，可以实现无极调速；
绞车由永磁电机直接驱动，无减速装置，传动效率高；
井架系统含后支架、井架、起升液缸和前支架，移运时平架于拖挂车上部，不与其他模块干涉；
电容柜内安装有超级电容和逆变器；超级电容可缓冲功率波动并回收管柱势能，所储电能经逆变器输出后可补充网电功率；
超级电容功率密度大，可在短时间释放较大功率，缓冲负载功率突变；并可回收管柱下放时产生的短时大载荷能量，适合短周期功率波动较大的能量缓冲与回收；
电控柜内安装有控制系统和变频器；井场网电经变频器变频后，为各设备电机供电；
保护柜配有双接地装置，井场网电经保护柜后再接入电控柜，确保工业网电与整套设备完全隔离。
优选地，所述牵引车由蓄电池提供动力，由牵引电机直接驱动，可与拖挂车分离而独立作业；
优选地，所述网电修井机为纯电动修井机，没有常规柴驱修井机或者混动修井机的分动箱、角箱、转盘传动箱、爬坡链条箱及其传动轴等部件，传动结构大为简化；
优选地，所述网电修井机利用超级电容与蓄电池在功率密度与能量密度方面的差异，将其分别应用于修井机作业与移运，解决了网电利用难题；
优选地，所述网电修井机在解决网电利用难题的基础上，根据不同工况的能量使用特点，提出一种网电修井机作业方法；
优选地，所述网电修井机在待机工况下，网电为蓄电池和超级电容充电，以此间接为移运和作业提供动力；同时，网电经变频器变频后，直接为各设备提供动力；
优选地，所述网电修井机各设备电机均使用低速大扭矩永磁同步电机，无需使用减速器，可无极调速；
优选地，所述网电修井机在修井工况下，当修井功率小于网电功率时，网电继续为超级电容充电；反之，如管柱提升作业时，重载所需功率大，超级电容通过逆变器输出电能补偿网电功率；
优选地，所述网电修井机在修井工况下，管柱下放时带动绞车电机反转发电，管柱势能转化为电能，回收并储存于超级电容。
本发明实施例的技术方案，具有如下优点：
本发明提出了一种拖挂式网电修井机。本发明牵引车可与拖挂车分离，由蓄电池驱动独立作业；牵引车由蓄电池提供动力，并由牵引电机直接驱动；本发明为网电修井机，移运与作业动力均来自于工业电网；本发明为纯电动修井机，没有常规柴驱修井机或者混动修井机的分动箱、角箱、转盘传动箱、爬坡链条箱及其传动轴等部件，传动系统大为简化；本发明各电机均使用低速大扭矩永磁同步电机，直驱作业而无需减速器，传动效率高。本发明将超级电容与蓄电池应用于修井机作业与移运，提出一种轻便、节能、环保的拖挂式网电修井机，有效解决了网电利用难题，有利于网电修井机的推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中拖挂式网电修井机一个具体示例的结构示意图；
附图标记：1-牵引车，11-蓄电池，12-牵引电机，2-拖挂车，21-液压支腿，22-车架，3-空压机组，4-绞车电机，5-液泵机组，6-井架系统，61-后支架，62-井架，63-起升液缸，64-前支架，7-绞车，8-电容柜，81-超级电容，82-逆变器，9-电控柜，91-控制系统，92- 变频器，10-保护柜。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，本文所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并非旨在限制本发明。除非上下文明确指出，否则如本文中所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”等意图也包括复数形式。使用“包括”和/或“包含”等术语时，是意图说明存在该特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件，而不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件、和/或其他组合的存在或增加。术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通；可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供了一种拖挂式网电修井机。如图1所示，其特征包括：牵引车1、拖挂车2、空压机组3、绞车电机4、液泵机组5、井架系统6、绞车7、电容柜8、电控柜9和保护柜 10。
牵引车1包含蓄电池11和牵引电机12，为系统提供移运动力，可与拖挂车2分离，由蓄电池11驱动独立作业；蓄电池11能量密度大，功率密度小，充放电持续时间长，吸收释放功率慢，适合功率变化平缓的牵引车移运使用；
拖挂车2承载并固定其它装备，含液压支腿21和车架22，由牵引车1牵引移动；
空压机组3提供气压动力，供气控系统和气控刹车使用；
液泵机组5提供液压动力，供液压支腿21、起升液缸63使用；
绞车电机4使用具有低速大扭矩特性的永磁同步电机，可以直接驱动绞车7提放管柱，无需使用减速装置，可以实现无极调速；
绞车7由永磁电机直接驱动，无减速装置，传动效率高；
井架62系统含后支架61、井架62、起升液缸63和前支架64，移运时平架于拖挂车2上部，不与其他模块干涉；
电容柜8内安装有超级电容81和逆变器82；超级电容81可缓冲功率波动并回收管柱势能，所储电能经逆变器82输出；
超级电容81功率密度大，可在短时间释放较大功率，缓冲负载功率突变；同时可回收管柱下放时产生的短时大载荷能量，适合短周期功率波动较大能量的缓冲与回收。
电控柜9内安装有控制系统91和变频器92；井场网电经变频器92变频后，为各设备电机供电；
保护柜10配有双接地装置，井场网电经保护柜10后再接入电控柜9，确保工业电网与整套设备完全隔离。
优选地，所述牵引车1由蓄电池11提供动力，由牵引电机直接驱动，可与拖挂车2分离而独立作业；
优选地，所述网电修井机为纯电动修井机，没有常规柴驱修井机或者混动修井机的分动箱、角箱、转盘传动箱、爬坡链条箱及其传动轴等部件，传动结构大为简化；
优选地，所述网电修井机利用超级电容与蓄电池在功率密度与能量密度方面的差异，将其分别应用于修井机作业与移运，解决了网电利用难题；
优选地，所述网电修井机在待机工况下，网电为蓄电池11和超级电容81充电，以此间接为移运和作业提供动力；同时，网电经变频器82变频，直接为各设备提供动力；
优选地，所述网电修井机各设备电机均使用低速大扭矩永磁同步电机，无需使用减速器，可无极调速；
优选地，所述网点修井机在修井工况下，当修井功率小于网电功率时，网电继续为超级电容81充电；反之，如管柱提升作业时，重载所需功率大，超级电容81通过逆变器82输出电能补偿网电功率；
优选地，所述网电修井机在修井工况下，管柱下放时带动绞车电机4反转发电，管柱势能转化为电能，回收并储存于超级电容81。
本发明拖挂式网电修井机的牵引车1可与拖挂车2分离，由蓄电池11驱动进行独立作业；牵引车1由蓄电池11提供动力，并由牵引电机12直接驱动；本发明为网电修井机，移运与作业动力均来自于工业电网；本发明为纯电动修井机，没有常规柴驱修井机或者混动修井机的分动箱、角箱、转盘传动箱、爬坡链条箱及其传动轴等部件，传动系统大为简单；本发明各电机均使用低速大扭矩永磁同步电机，直驱作业而无需减速器，传动效率高。本发明将超级电容81与蓄电池11应用于修井机作业与移运，轻便、节能、环保，有效解决了网电利用难题，有利于网电修井机的推广应用。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种拖挂式网电修井机，其特征在于，包括：牵引车(1)、拖挂车(2)、空压机组(3)、绞车电机(4)、液泵机组(5)、井架系统(6)、绞车(7)、电容柜(8)、电控柜(9)和保护柜(10)；
所述牵引车(1)包含蓄电池(11)和牵引电机(12)，为系统提供移运动力，牵引车(1)可与拖挂车(2)分离，由蓄电池(11)驱动独立作业；
所述拖挂车(2)用于承载并固定其它装备，配备液压支腿(21)和车架(22)；
所述空压机组(3)提供气压动力，供气控系统和气控刹车使用；
所述液泵机组(5)提供液压动力，供液压支腿(21)、起升液缸(63)使用；
所述绞车电机(4)使用具有低速大扭矩特性的永磁同步电机，可以直接驱动绞车(7)提放管柱，无需使用减速装置，可以实现无极调速；
所述绞车(7)由绞车电机(4)直接驱动，无减速装置，传动效率高；
所述井架系统(6)含后支架(61)、井架(62)、起升液缸(63)和前支架(64)，移运时平架于拖挂车(2)上部，不与其他模块干涉；
所述电容柜(8)内安装有超级电容(81)和逆变器(82)；超级电容(81)可缓冲功率波动并回收管柱势能，所储电能经逆变器(82)输出后可补偿网电功率；
所述电控柜(9)内安装有控制系统(91)和变频器(92)；井场网电经变频器(92)变频后，直接为各设备电机提供动力；
所述保护柜(10)配有双接地装置，井场网电经保护柜(10)后再接入电控柜(9)，确保工业电网与整套设备完全隔离。
2.根据权利要求1所述的拖挂式网电修井机，其特征在于，牵引车(1)可与拖挂车(2)分离，由蓄电池(11)驱动独立作业；牵引车(1)由蓄电池(11)提供动力，并由牵引电机(12)直接驱动。
3.根据权利要求1所述的拖挂式网电修井机，其特征在于，所述网电修井机为纯电动修井机，没有常规柴驱修井机或者混动修井机的分动箱、角箱、转盘传动箱、爬坡链条箱及其传动轴等部件。
4.根据权利要求1所述的拖挂式网电修井机，其特征在于，待机工况下，所述网电经保护柜(10)和电控柜(9)为蓄电池(11)和超级电容(81)充电。
5.根据权利要求1所述的拖挂式网电修井机，其特征在于，网电经变频器(92)变频后，直接为各设备电机提供动力。
6.根据权利要求1所述的拖挂式网电修井机，其特征在于，修井机所属设备的电机均使用低速大扭矩永磁同步电机，无需使用减速器，可无极调速。
7.根据权利要求1所述的拖挂式网电修井机，其特征在于，修井工况下，当修井功率小于网电功率时，网电继续为超级电容(81)充电；当修井功率大于网电功率时，超级电容(81)通过逆变器(82)输出电能补偿网电功率。
8.根据权利要求1所述的拖挂式网电修井机，其特征在于，修井工况下，管柱下放时带动绞车电机(4)反转发电，管柱势能转化为电能，回收并储存于超级电容(81)。
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| CN114352214A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-04-15 | 茹国琼 | 一种储能式直驱无绷绳网电修井机 |
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