一种飞轮储能低碳节能拖挂式修井机的制作方法

本实用新型涉及到一种油气田开发设备。

背景技术：

目前，国内修井机多以柴油机为动力，由柴油机带动变速箱或变扭器来驱动绞车，实现起下管柱及修井作业。柴油机排出的硫化物、氮氧化物是PM2.5的重要污染物，当下环境污染问题备受关注，节能减排是当务之急。在国家大力倡导节能环保的背景下，修井机以天然气等低成本清洁能源为动力已成为未来的发展趋势。

常规修井机起升油管柱时，油管起升时间约占整个周期1/4，而卸扣、摆放单根等辅助作业时间占3/4，该段时间内柴油机处于低载荷或空载荷状态下运行，柴油机运转经济性差，其耗油率高于全载荷下的耗油率，造成能量极大浪费，并且加速了设备的磨损。

现有修井机在下管柱时，存在着严重的能量浪费现象。油管从井下被提升到地面储存了相当大的位能。下放油管时储存的位能要释放出来，现有修井机不能回收这些能量，只能靠刹车片消耗掉，既浪费了能量又造成刹车片磨损。

国内修井机多为自走式，除配置修井作业动力外，还配置了驱动底盘的发动机。该发动机在修井作业时并不使用，造成动力浪费，修井队还需额外配备特种车辆驾驶人员。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种飞轮储能低碳节能拖挂式修井机，它是一种解决现有修井机存在的污染大、能量浪费等问题，且能储能的修井机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

在修井机的拖车底盘上安装天然气发电机组、LNG罐、飞轮储能装置、电能管理装置、多档齿轮变速绞车、司钻控制房和井架总成，其特征在于：天然气发电机组与电能管理装置安装于拖车底盘车台面中部，横向平行布置；LNG罐通过支架挂装于拖车底盘主纵梁左侧，通过管线与天然气发电机组连接，为其提供燃料；司钻控制室安装于拖车底盘左侧中后部，井架总成安装在拖车底盘尾部，电能管理装置输入端通过电缆分别与发电机、飞轮储能装置连接，输出端连接多挡变速箱上的电机，由控制电缆连接的控制单元安装于司钻控制房内。

多档齿轮变速绞车通过螺栓连接安装于拖车底盘中后部，由电机、联轴器、多挡变速箱、主滚筒及辅助刹车组成，电机输出轴通过联轴器与多挡变速箱输入轴连接，多挡变速箱输出轴与主滚筒中心轴共为一体，主滚筒中心轴另一端与辅助刹车相连。

钢丝绳的一端与主滚筒连接，另一端经过井架总成上天车后与游车大钩连接，游车大钩与管柱连接。

本实用新型的有益效果：

1. 修井设备采用一体化拖车运输，拆卸、安装和移运效率高，减少了作业准备时间，实现多辆修井机共用一辆牵引车，减少井队特种车辆驾驶人员。

2. 天然气发电机组的应用可以降低燃料费约20%，同时大幅减少污染综合物的排放，实现PM2.5零排放。

3. 修井机配置飞轮储能装置，储存作业间隙发电机发出的电能，在大功率提升管柱时释放，弥补功率波动，可使发动机始终运转在较高效率。

4. 可将油管柱下放释放出来的部分位能转化为电能并加以利用，大大降低了修井作业成本。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为多挡齿轮变速绞车结构示意图；

图4为本实用新型工作状态图。

具体实施方式

下面结合附图1-3对本实用新型作进一步说明。

图1-2中：修井机的拖车底盘3上安装天然气发电机组5、LNG罐、飞轮储能装置4、电能管理装置6、多挡齿轮变速绞车7、司钻控制房8、井架总成16，天然气发电机组5与电能管理装置6安装于拖车底盘3车台面中部，横向平行布置，LNG罐通过支架挂装于拖车底盘3的主纵梁左侧，通过管线与天然气发电机组5连接，为其提供燃料，司钻控制房8安装在拖车底盘3左侧中后部，井架总成16安装于拖车底盘3的尾部，由电能管理装置6输入端通过电缆分别与发电机、飞轮储能装置4连接，输出端连接多挡变速箱9上的电机11，其控制单元安装于司钻控制房8内，由控制电缆连接。

图3中：多挡齿轮变速绞车7通过螺栓连接在拖车底盘3的中后部，由电机11、联轴器10、多挡变速箱9、主滚筒13、辅助刹车12组成，电机11输出轴通过联轴器10与多挡变速箱9输入轴连接，多挡变速箱9输出轴与主滚筒13中心轴为一体，主滚筒13中心轴另一端与辅助刹车12连接。

图4中：钢丝绳14的一端与主滚筒13连接，另一端经过井架总成16的天车后与游车大钩15连接，游车大钩15与管柱17连接。

修井机井场间移运时，牵引车1通过牵引销2与拖车底盘3连接；运输至井场井口对中后，牵引车1与专用拖车底盘3脱开；每支修井队3-5台修井机可配备一台牵引车1。

修井作业由天然气发电机组5为整机提供动力，起升管柱17作业时，操作人员在司钻控制房8内控制电能管理装置6发出提升信号，天然气发电机组5、飞轮储能装置4共同为电机11提供电能，驱动其正向旋转。提出一根管柱17后，停止向电机11供电，辅助刹车12刹住主滚筒13。此时，飞轮储能装置4开始储存天然气发电机组5发出的电能，以供提升下一根管柱时使用，弥补功率波动。井口作业工连接游车大钩15与井口内下一根管柱，进入下一个起升管柱17的循环。

下放管柱作业时，操作人员控制电能管理装置6发出下放信号，管柱拉动钢丝绳14向下运动，带动主滚筒13反向旋转，经多档齿轮变速箱9带动电机11反转发电，发出的电能储存在飞轮储能装置4内；单根管柱下放完成后，电机11停止转动，井口作业工连接另一根管柱，飞轮储能装置4释放电能，驱动电机11正向旋转，将游车大钩15提升至高位置，作业工将新管柱另一端与原井口管柱连接，进入下一个下放管柱的循环。该作业过程实现了下放管柱势能回收。