[發明專利]石油電動鉆機再生制動能量回收裝置及方法

有效

• 申請號: 201911027948.5
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110748464B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 李樹勝;王佳良;李光軍;汪大春
• 申請（專利權）人: 北京泓慧國際能源技術發展有限公司
• 主分類號: F03G3/08
• 分類號: F03G3/08;E21B44/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 胡蓉

本發明提供了石油電動鉆機再生制動能量回收裝置及方法，包括：主控制器、發電機組、絞車模塊、飛輪陣列儲能模塊和鉆機模塊；其中，飛輪陣列儲能模塊包括多臺飛輪本體；發電機組用于為絞車模塊和飛輪陣列儲能模塊提供主動力；絞車模塊用于帶動鉆機模塊進行起鉆操作和下鉆操作；主控制器用于采集發電機組和絞車模塊的輸出功率，并根據發電機組的輸出功率和絞車模塊的輸出功率得到飛輪陣列儲能模塊的期望輸出功率；以及，將期望輸出功率按照階梯方式分配給飛輪陣列儲能模塊中的每臺飛輪本體，以使每臺飛輪本體對鉆機模塊產生的能量進行回收，從而緩解了現有的電動鉆機高能耗的技術問題，提高燃油利用率。

技術領域

本發明涉及石油開采技術領域，尤其是涉及石油電動鉆機再生制動能量回收裝置及方法。

背景技術

目前，相比于傳統石油機械鉆機，電動鉆機具有效率高、諧波小和靈活性高等優勢，是目前石油工業生產設備重要組成部分。從動力來源方面，石油電動鉆機一般采用3～5臺柴油發電機組作為動力電源，月消耗柴油約150噸，機油1噸，具有油耗大、費用高、柴油機購置成本和維修保養費用高的問題。因此，解決傳統鉆機高能耗問題，節約燃油、提高燃油利用率，成為用戶的迫切需求。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供石油電動鉆機再生制動能量回收裝置及方法，以緩解了現有的電動鉆機高能耗的技術問題，提高燃油利用率。

第一方面，本發明實施例提供了一種石油電動鉆機再生制動能量回收裝置，所述裝置包括：主控制器、發電機組、絞車模塊、飛輪陣列儲能模塊和鉆機模塊；其中，所述飛輪陣列儲能模塊包括多臺飛輪本體；

所述主控制器分別與所述發電機組、所述絞車模塊和所述飛輪陣列儲能模塊連接，所述發電機組分別與所述絞車模塊和所述飛輪陣列儲能模塊連接，所述絞車模塊還與鉆機模塊連接；

所述發電機組，用于為所述絞車模塊和所述飛輪陣列儲能模塊提供主動力；

所述絞車模塊，用于帶動所述鉆機模塊進行起鉆操作和下鉆操作；

所述主控制器，用于采集所述發電機組和所述絞車模塊的輸出功率，并根據所述發電機組的輸出功率和所述絞車模塊的輸出功率得到所述飛輪陣列儲能模塊的期望輸出功率；以及，將所述期望輸出功率按照階梯方式分配給所述飛輪陣列儲能模塊中的每臺飛輪本體，以使每臺所述飛輪本體對所述鉆機模塊產生的能量進行回收。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，將所述期望輸出功率按照階梯方式分配成給定功率，所述給定功率包括正給定功率和負給定功率；

每臺所述飛輪本體，還用于根據所述給定功率切換為相應的工作狀態。

結合第一方面的第一種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，所述工作狀態包括發電狀態和充電狀態；

當所述給定功率為所述正給定功率時，所述飛輪本體根據所述正給定功率切換為所述發電狀態；或者，當所述給定功率為所述負給定功率時，所述飛輪本體根據所述負給定功率切換為所述充電狀態。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，所述發電機組包括多臺柴油機，每臺所述柴油機用于產生交流電，以為所述絞車模塊和所述飛輪陣列儲能模塊提供主動力。

結合第一方面的第三種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，所述裝置還包括整流器模塊；所述整流器模塊包括多個IGBT整流器；

所述IGBT整流器，一端與所述發電機組連接，另一端分別與所述絞車模塊和所述飛輪陣列儲能模塊連接，用于將每臺所述柴油機產生的所述交流電轉換為直流電，所述直流電為所述絞車模塊和所述飛輪陣列儲能模塊提供主動力。