[實用新型]一種基于超級電容的修井機儲能系統

有效

• 申請號: 201720176887.9
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN206533197U
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 許志武
• 申請（專利權）人: 成都基高科技有限公司
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00;H02J3/32;H02J7/34
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙)51218
• 代理人: 袁英

技術領域

本實用新型涉及鉆井工程的儲能技術領域，具體是一種基于超級電容的修井機儲能系統。

背景技術

在石油鉆井工程領域，修井機作業方式可歸納為三大類：

（1）起下作業：如油管、抽油桿、深井泵等井下作業設備及工具的起下，以及抽汲、撈砂、機械清蠟的起下等；

（2）旋轉作業：如鉆水泥塞，鉆砂堵，以及擴孔、重鉆、加深和修補套管等；

（3）液體循環作業：如沖砂、熱洗、擠水泥及循環泥漿等旋轉作業。

完成上述作業的設備，基本上分為起下設備（如通井機、輕型修井機等）；配有起升設備、旋轉設備和循環設備的中型、重型修井機和沖洗設備等。其中大部分修井作業內容依靠修井機即可完成。修井機是石油開采系統中的重要組成部分，鉆具提升時，外部動力如柴油發動機向絞車提升電機提供動力，電機帶動滾筒旋轉，提升鉆具；鉆具下放時，通過盤剎或再生制動使鉆具以低速下放。

目前修井機的動力來源主要是柴油發電機，只有極個別公司生產其他動力來源（如交流發電機、電網）的修井機。采用柴油機作為動力的修井機，行駛和作業共用一套動力系統，多采用車載柴油機+液力傳動箱，大噸位修井機采用雙機并車，以保證較大的輸出動力；小噸位修井機有底盤柴油機全功率取力，配液力變矩器和機械變速箱或純機械變速箱的方案。控制系統采用傳統的液、氣、電控方式。

以車載柴油發動機為動力，存在如下問題：（1）污染嚴重，以XJ900型修井機為例，排污5噸/年以上，柴油燃燒會產生大量的有害氣體，造成環境污染；（2）使用、維護費用高，3-5萬元/年；（3）工作效率低，工作方式落后，柴油機空載時間為運轉時間的3倍以上；（4）成本高，根據實際生產情況，滿負荷工作時，一臺修井機每天需要大約200L柴油，按當前柴油價格6元/L計算，需要1200元/天；而采用電力修井機，滿負荷工作時，一臺修井機每天需要大約800度電，按當前工業用電價格1元/度計算，需要800元/天，與柴油修井機相比，運行成本降低三分之一左右。

因此，采用柴油機作為動力來源既不符合國家節能降耗的產業政策，也不符合環境保護的要求。隨著國家對節能減排的標準要求提高，傳統柴油式修井機需進行技術升級換代。新型變頻調速的車載電動修井機勢必會取代傳統柴油為動力作業的修井機。而井場電網多處于偏遠地區，一般僅能提供三相1140V、功率大約為50kW的電源。而絞車電機功率為三相400V、110kW，導致修井機工作時電網功率不足，速度達不到額定值，影響鉆井效率。

在將幾十噸的鉆具反復上提、下放幾十米深的過程中，能量消耗巨大，尤其是在游吊系統下放過程中剎車制動消耗的能量以熱能形式損失，造成了極大的能源浪費，再加上柴油發電機組有相當長的一端時間處于空載狀態，嚴重影響柴油機的燃油經濟性和使用壽命。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于超級電容的修井機儲能系統，基于超級電容將修井機在起降過程中產生的能量回收利用，同時使用離線能源對井場電網并網發電，補充偏遠地區的井場電網電能。

本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基于超級電容的修井機儲能系統，它包括離線電源、第一逆變器、發電機組、整流器、第二逆變器、電機、制動系統、制動電阻、直流變換器、超級電容和DSP控制器，所述離線電源的第一輸出端與第一逆變器的輸入端連接，所述第一逆變器的交流輸出端通過井場電網與發電機組的輸入端連接，所述發電機組的輸出端與整流器的交流輸入端連接，所述整流器的第一直流輸出端與第二逆變器的輸入端連接，所述第二逆變器的交流輸出端與電機的輸入端連接，所述第二逆變器的控制端與所述的DSP控制器的電機驅動控制端口連接，所述的制動系統連接在所述整流器和第二逆變器之間的直流母線上，所述的制動電阻與制動系統連接，所述整流器的第二直流輸出端與直流變換器的第一輸入端連接，所述直流變換器的第二輸入端與離線電源的第二輸出端連接，所述直流變換器的輸入輸出端與超級電容模組的充放電端口連接，所述直流變換器的控制端口與所述DSP控制器的控制端口連接，所述的超級電容模組的電量信號輸出端與所述DSP控制器的檢測信號數據輸入端連接。

所述的離線電源為風力發電系統，所述的風力發電系統包括風力發電機組，所述的風力發電機組的第一輸出端與第一逆變器的輸入端連接，所述風力發電機組的第二輸出端與直流變換器的第二輸入端連接。