[實用新型]鉆進過程中進行能量持續回收和利用的裝置

有效

• 申請號: 201820008571.3
• 申請日: 2018-01-03
• 公開（公告）號: CN207686603U
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 孫梓航;古彥斌;張建良;王進衛;肖海龍;何運晏;郭昊甜;付晨;曹炳強
• 申請（專利權）人: 北京市地質工程勘察院
• 主分類號: E21B3/02
• 分類號: E21B3/02;F03G1/00;H02K7/18
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張建成

本實用新型公開了一種鉆進過程中進行能量持續回收和利用的裝置，包括傳動系統，能量轉換系統和能量回收系統，其傳動系統包括絞車、傳動箱、中心軸、離合器、離合器；能量回收系統包括第一發電機組、第二發電機組、第三發電機組，電控系統包括超級電容、變頻器。本實用新型通過將下放鉆具時的重力勢能持續進行回收，并將其轉換成機械能，最終將機械能轉化為電能進行利用。在進行能量回收利用時，采取發電機組第一發電機組、第二發電機組和第三發電機組分組交替工作的方式進行重力勢能的回收利用，提高了能量利用效率，節約了施工成本。

技術領域

本實用新型涉及一種鉆進過程中進行能量持續回收和利用的裝置，從而節約能源，降低施工成本。該技術可應用于石油鉆井、地質巖心鉆探、水文水井鉆探施工等領域。具體地說是一種可以進行持續勢能回收并利用的鉆機裝置。

背景技術

在石油鉆探、地質巖芯鉆探、水文水井鉆探過程中，鉆機設備需要配備大容量的獨立能源動力系統,為鉆機的起升系統、泥漿循環系統、鉆頭回轉系統等提供充足的動力。常規工作情況下能量消耗較大，但在鉆桿下放過程中，需要消耗額外的能量控制下放速度，并且鉆桿下方過程中的重力勢能在無形中的浪費掉。雖然現有技術在對鉆桿下放過程中的重力勢能回收進行了研究，但僅限于持續下放時重力勢能的回收，并且利用效率不高。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種鉆進過程中進行能量持續回收和利用的裝置，該裝置在鉆桿下放時進行能量轉換并利用，節約鉆進時的能量損耗，提高能量利用效率。

本實用新型包括傳動系統、能量轉換系統和能量回收系統；

傳動系統包括絞車、傳動箱、中心軸、第一離合器和第十離合器；第一離合器位于絞車的右側中心軸上，第一發條儲能器通過絞車的右側中心軸與絞車相連；

能量轉換系統包括發第一電機組、第二發電機組、第三發電機組；第一發電機組包括第一發條儲能器、第二離合器、第一變速箱、驅動器、第一發電機；第二發電機組包括第二發條儲能器、第三離合器、第二變速箱、第二發電機；第三發電機組包括第三發條儲能器、第七離合器、第三變速箱、第三發電機；第一發條儲能器通過第一驅動軸與第一變速箱連接，第二離合器位于第一驅動軸上；第一變速箱通過第一傳動軸與驅動器連接，第三離合器位于第一傳動軸上，驅動器的轉子位于第一傳動軸上，驅動器的定子固定在第一發電機的外殼上；第十離合器位于絞車左側的中心軸上，傳動箱通過絞車左側的中心軸與絞車相連；第二發條儲能器通過傳動箱上端的第二驅動軸與傳動箱相連，第四離合器位于傳動箱上端的第二驅動軸上；第二變速箱通過第二傳動軸與第二發條儲能器相連，第五離合器位于第二傳動軸上；第二發電機通過第二變速箱的第一輸出軸與第二變速箱進行連接，第六離合器位于第二變速箱的第一輸出軸上；第一輸出軸作為第二發電機的動力輸入端，為第二發電機的工作提供動力；第三發條儲能器通過傳動箱上端的第二驅動軸與傳動箱相連，第七離合器位于傳動箱上端的第二驅動軸上；第三變速箱通過第二傳動軸與第三發條儲能器相連，第八離合器位于第二傳動軸上；第三發電機通過第三變速箱的第二輸出軸與第三變速箱進行連接，第九離合器位于第三變速箱的第二天輸出軸上；第二輸出軸作為第三發電機的動力輸入端，為第三發電機的工作提供動力。

能量回收系統包括超級電容、變頻器；

第一發電機、第二發電機、第三發電機通過電纜與能量回收系統的超級電容及變頻器進行連接，產生的電能一部分進行存儲，另一部分通過變頻器調頻后并入電網直接使用。

所述驅動器的定子和轉子為永磁體。

根據不同的下鉆情況，第一發電機組、第二發電機組和第三發電機組選擇不同的工作情況進行發電，能量回收系統進行能量回收并利用。

鉆進過程中進行能量持續回收和利用的裝置的回收和利用方法，包括以下步驟：

1)常規鉆進時，第十離合器、第二離合器斷開，第一離合器閉合，第一發條儲能器隨鉆桿下放而轉動從而帶動進行儲能，并為鉆桿下放提供一定有益負載。