一种超级电容储能低碳环保拖挂式修井机的制作方法

本实用新型涉及到石油修井机领域，特别涉及到一种超级电容储能低碳环保拖挂式修井机。

背景技术：

以柴油机为动力的修井机是国内修井作业的主力设备，但柴油机提供的功率实际使用到修井工作中的仅为50%左右，存在效率低、耗能高、污染重、噪声大等问题。在国家大力倡导节能环保的背景下，以电能和天然气等低成本清洁能源为动力已成为未来的发展趋势。

国内电动修井机均为自走式，除配置修井作业电动机外，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一名特种车辆驾驶人员。

市场现有的电动修井机，多以井场网电为动力，作业能力受到井场网电容量限制，限制了电动修井机的发展，在一定程度上限制了网电修井机的推广应用。

随着节能环保要求的提高，出现了利用超级电容储能的电动修井机。但由于井场网电容量较小，起升管柱作业时难以达到充放电平衡，造成了作业效率大幅降低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种采用天然气发电机组、多挡齿轮变速绞车、超级电容储能装置和电能管理装置来实现修井机高效作业的超级电容储能低碳环保拖挂式修井机。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种超级电容储能低碳环保拖挂式修井机，包括牵引车、脱连装置、拖车底盘、超级电容储能装置、网电插口、天然气发电机组、电能管理装置、多挡齿轮变速绞车、司钻控制房、变速箱、输入轴、变速箱电机、输出轴、辅助刹车机构、主滚筒、前液压支腿和后液压支腿，所述修井机的牵引车用脱连装置与拖车底盘相连接，拖车底盘的前部装有前液压支腿，后部装有后液压支腿，天然气发电机组和电能管理装置安装于拖车底盘的中部，电能管理装置上装有网电插口，多挡齿轮变速绞车安装于拖车底盘的中后部，超级电容储能装置悬挂于拖车底盘的侧下方，司钻控制房安装于拖车底盘的左侧后部，井架安装于拖车底盘的右侧后部。

所述的多挡齿轮变速绞车内装有变速箱电机，变速箱的输入轴与变速箱电机相连接，变速箱的输出轴与主滚筒相连接，主滚筒与辅助刹车机构相连接，装在主滚筒上的钢丝绳经井架顶部的滑轮组与游车大钩相连接。

所述网电插口的输入端用电缆分别与超级电容储能装置和天然气发电机组相连接，其输出端用电缆与变速箱电机相连接。

所述的超级电容储能装置由单一电容模组通过串联和并联的组合构成。

所述前液压支腿和后液压支腿的悬挂方式为钢板弹簧悬挂或空气悬挂，或平衡梁悬挂与空气悬挂的组合。

本实用新型的积极效果为：

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、整机动力来源于井场网电，天然气发电机组作为补充动力，调节起升油管时超级电容储能装置充放电平衡，提高作业效率，网电及天然气发电机组作为动力可大大降低碳排放量，实现PM2.5零排放，达到低碳环保效果；

3、超级电容储能装置可储存提升管柱间隙天然气发电机组及网电提供的电能，以补充起升管柱时井场网电容量的不足；

4、该修井机能将管柱下放作业释放出来的位能转化为电能，实现能量的回收利用。

附图说明

图1、本实用新型正视结构示意图；

图2、本实用新型拆除井架后的俯视结构示意图；

图3、多挡变速齿轮绞车结构示意图；

图4、本实用新型工作状态图。

具体实施方式

下面结合附图1-4进一步对本实用新型的技术方法进行清楚、完整的描述。

1、修井机转场运输状态

当修井机工作完成后需要转场式，先将井架20收放在拖车底盘3上，用牵引车1上的脱连装置2与拖车底盘3相连接，收起前液压支腿19和后液压支腿18，便可进行修井机的转场运输。当牵引车1将拖车底盘3拖到指定位置后，脱开拖车底盘3上的脱连装置2，使牵引车1与拖车底盘3脱开，此时牵引车1可以在作业场内拖动其他修井机进行短距离移动，从而实现多辆拖挂式修井机共用一辆牵引车。

2、修井机作业状态

放下安装在拖车底盘3前部的前液压支腿19和安装在后部的后液压支腿18，放下井架20，再脱开脱连装置2使牵引车1和拖车底盘3脱开，对拖车底盘3进行调平。

在井场修井作业时，将井场网电用电缆与电能管理装置7上的网电插口5相连接，为修井机提供动力。当起升吨位较小时，无需开启天然气发电机组6，当起升吨位较大时，开启天然气发电机组6通过电能管理装置7与网电并网共同为变速箱电机12提供动力电能。

起升管柱作业：操作人员通过司钻控制房9内控制电能管理装置7发出提升信号，利用井场网电、天然气发电机组6、超级电容储能装置4共同为装在多挡齿轮变速绞车8内的电机12提供电能，驱动电机12正向旋转，将动力由输入轴11经变速箱10输至变速箱10的输出轴15上，输出轴15带动主滚筒14正向旋转，通过连接在主滚筒14上的钢丝绳17和游车大钩16将管柱提升。

当提出一根管柱后，电能管理装置7停止向电机12供电，辅助刹车机构13刹住主滚筒14。此时，在电能管理装置7控制下，超级电容储能装置4开始储存天然气发电机组6及网电提供的电能，以供提升管柱时使用，弥补井场电网容量不足。井口作业工将管柱摆放在地面，用游车大钩16与井口内下一根管柱相连接，进入下一个起升管柱的循环操作。

下放管柱作业：操作人员在司钻控制房9内通过电能管理装置7发出下放信号，管柱拉动钢丝绳17和游车大钩16向下运动，则带动主滚筒14反转，并由输出轴15经变速箱10将动力输至输入轴11处，输入轴11带动变速箱电机12反向旋转，此时变速箱电机12处于发电状态，所发电能储存在超级电容储能装置4内。当单根管柱下放完成后，辅助刹车机构13刹住主滚筒14，变速箱电机12停止转动，井口作业工将另一根管柱连接好，辅助刹车机构13解除主滚筒14的刹车状态，电能管理装置7控制超级电容储能装置4释放电能，驱动变速箱电机12正向旋转，将游车大钩16提升至高位，辅助刹车机构13再次刹住主滚筒14，变速箱电机12停止转动，作业工将另一根新管柱的一端与原井口管柱相连接，进入下一个下放管柱的循环。

电能管理装置7在整个操作过程中，实现监控整机及超级电容储能装置4的能量状态，控制电能的流向，实现电能的智能化自动管理。

以上所述仅是本实用新型的非限定实施方式，还可以衍生出大量的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思和不作出创造性劳动的前提下，还可以做出若干变形和改进的实施例，这些都属于本发明的保护范围。