一种节能电储能驱动拖挂式修井机的制作方法

本发明属修井机。

背景技术：

修井机是油田专门用于已开采油井的修理设备，主要实现油管、抽油杆在油井内的起升、下放作业工作。

绝大部分修井机是以柴油机为动力的自走式修井机。柴油机自身效率约为50%，配合工作的耦合器工作效率约为80%，整体工作效率低。柴油发动机还存在污染重、噪声大等问题，并且随着国家对排放要求的不断提高，造成大量柴油机被强制报废，使得许多修井机无法作业。

国内目前正在新兴发展利用井口电网为动力的电动修井机，该电动机为保障车辆运行，辅以小功率柴油机专门用于修井机行走时提供动力。该类型的电动修井机受到了两个方面的限制，其一由于油田作业多在偏远荒凉的地点，绝大部分井场供电容量很小，无法满足修井机的性能需求，限制了电动修井的发展。其二电动修井机不但要配套电机，还需要额外配置柴油机用于行走，增加了配置成本，造成用户难以接受。

随着国家对节能环保要求的大力倡导，市场新兴出现了以超级电容储能的电动修井机。该修井机依然辅助以柴油机用于车辆行走，存在配置成本过高的问题。并且该修井机依然以井场网电为主动力，依然受限井场电容量，使得修井机在起升管柱间隙难以达到充放电平衡，常常使得操作人员不得不暂停工作，等待超级电容充电，造成了作业效率大幅降低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种实现能量回收、电储能高效率电动拖挂式修井机，解决现有柴油机修井机存在的污染大、能耗高、动力浪费等问题。

一种节能电储能驱动拖挂式修井机，包括冷却水箱、柴油箱、散热器、柴油发电机组、电机，其中柴油箱安装于拖车底盘前部，其输出端与设置在拖车底盘中部的柴油发电机组相连，其特征在于：柴油发电机组与电能管理装置连接，电能管理装置安装于拖车底盘中部，通过电缆连接电储能箱ii，电储能箱ii与电储能箱i连接，电储能箱ii通过电缆连接双向dc/dc，电机动力输入端与电能管理装置连接，输出端与三档齿轮箱连接，电机冷却端口输入端与散热器连接，输出端与冷却水箱连接。

电能管理装置包含直流微网和交流配电两部分；直流微网包含两个整流单元，其输入端通过两个空气断路器分别与井场电网及柴油发电机组连接，其输出端通过电缆连接到直流母排上，直流母线与双向dc/dc、逆变单元、制动单元相连，逆变单元通过电缆与电机相连，制动单元通过电缆与制动电阻相连；交流配电部分通过两个联锁的且不能同时闭合的空气断路器与交流母排连接，交流母线通过电缆与散热器、空压机、机油泵组相连。

液压平衡梁安装在修井机拖车底盘后部下方，底座起升装置与修井机拖车底盘尾部后支腿油缸连接为一体，绞车撬安装在修井机拖车底盘车架上。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.修井设备采用一体化拖车运输，拆卸、安装和移运效率高，实现多辆拖车修井机共用一辆牵引车，减少每台修井机都需要配置的特种车辆驾驶人员。

2.修井机动力来源以井场电网为主，柴油发电机组作为井场电能的补充。使得修井机摆脱了井场电网对电动修井机的限制，提高了修井机的使用率。

3.电储能装置在提作业间隙随时储存柴油发电机组及网电的电能，在起升管柱时释放存储的电能，以补充井场网电容量的不足。

4.将管柱下放井底作业的管柱势能转化为电能，并存储在电储能装置中，实现能量的回收利用。

5.通过无绷绳井架、底座起升装置、液压平衡梁、电控系统等多套高自动化设备的使用，使得修井机作业准备时间缩短50%以上，作业效率提高30%，节能超过40%，运行成本节约60万/年，功率利用率提升2倍。

6.绞车撬通过螺栓安装到修井机拖车车架上，在绞车需要维护保养时，可以方便的拆卸下来，便利了绞车的维护保养。

附图说明

图1为本发明主视图；

图2为本发明俯视图；

图3为拖车底盘底部示意图；

图4为本发明后视图；

图5为电能管理装置电路框图。

具体实施方式

下面结合附图1-5进一步说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，修井机包括拖车底盘15、冷却水箱1、柴油箱3、液压油箱2、空压机4、井架前支撑5、机油泵组6、散热器7、柴油发电机组8、电能管理装置9、网电接入插口19、绞车撬10、司钻房11、死绳固定器12、液压小绞车13、井架起升油缸26、井架后支撑27，拖车底盘下方依次安装有牵引销座14、气罐28、机械支腿16、电储能箱ⅰ18、电储能箱ⅱ29、电阻箱30、前支腿油缸17、三联钢板弹簧桥20、液压平衡梁21、后支腿油缸22、底座起升装置23。液压平衡梁21设置在修井机拖车底盘15后部下方，通过安装支架与修井机拖车底盘15连接，修井机底盘最上方设有无绷绳井架24和游车大钩25。底座起升装置23通过反扣弧形板和螺栓与修井机拖车底盘15尾部后支腿油缸22连接一体。作业时后支腿油缸22伸出，底座起升装置23支撑地面，支撑修井机尾部所有重量。车辆行走时支腿油缸收回，底座起升装置23实现车辆后保险杠功能。绞车撬10通过螺栓安装到修井机拖车底盘15车架上。

本发明在使用过程中，若井场电网41容量足够，可单独利用井场电网41、整流单元37、直流母线38、双向dc-dc39向电储能箱ⅰ18、电储能箱ⅱ29供电；若没有井场电网41，可单独由柴油发电机组8、整流单元37、直流母线38、双向dc-dc39向电储能装置ⅰ18和电储能箱ⅱ29供电；若油田井场电网41容量较小时，也可以利用油井井场电网41和柴油发电机组8同时经过整流单元37、直流母线38、双向dc-dc39向电储能装置ⅰ18和电储能箱ⅱ29供电。电储能装置ⅰ18和电储能箱ⅱ29可通过双向dc-dc39、直流母线38、逆变单元40向电机31供电，同时井场电网41、柴油发电机组8也可直接通过整流单元38、直流母线39、逆变单元40向电机31供电，由此无论油田井场是否有井场电网41，无论井场电网41功率大小，该修井机都能够最大效率的利用电网容量来稳定工作，最大限度的减少柴油发电机组8出力，使产品更加安全、低碳、环保。

当操作人员在车尾部的司钻房11内发出起升油管指令，电能管理装置9发出提升指令，外接电网电能、柴油发电机组8、电储能箱ⅰ18和电储能箱ⅱ29经整流单元37合并到直流母线38，通过逆变单元40共同为电机31提供电能。电机正转，通过三档齿轮箱33带动绞车滚筒35旋转，绞车滚筒35通过钢丝绳42和游车大钩25将油管提升出井口，随之安全刹车36将绞车滚筒35刹死。此时，电能管理装置9发出停止指令，并将井场电网41及柴油发电机组8所提供的电能经整流单元37、直流母线38、双向dc/dc39储存到电储存装置ⅰ18和电储能箱ⅱ29中，直至电能充满，等待下一次放电指令。

下放油管作业时，油管通过游车大钩25、钢丝绳42带动绞车滚筒35反转，经三档齿轮箱33带动电机31反转发电，并将所发电能通过整流单元37、直流母线38、双向dc/dc39储存到电储存装置ⅰ18和电储能箱ⅱ29中，实现油管势能回收功能。