[发明专利]基于双定量泵/马达的节能修井机

说明书

技术领域

本发明涉及石油、天然气工业的修井设备，具体地讲是一种基于双定量泵/马达的节能修井机。 

背景技术

修井机最常见的一种作业是起升和下放管柱的作业。起升管柱的作业是间歇性的周期过程。修井机机动起升管柱的时间约占整个起单根周期的1/4，而卸扣、摆放单根等辅助作业时间则占3/4。机动起升管柱需要动力机大功率工作，而卸扣、摆放单根等辅助作业时动力机小功率工作。常规修井机为了满足快速起升管柱的需要，装机功率都较大。大功率动力机大部分时间是在小功率下工作，经济性差，动力机磨损严重。

   管柱从井下被提到地面储存了相当的重力势能，将管柱下放入井内时，储存的重力势能要释放出来，这些能量是相当大的。常规修井机不能回收这些能量，只能靠制动器将其变成热能消耗掉。

所以常规修井机在起升和下放管柱的作业中都存在着能量浪费现象。申请号为91106336.6的中国专利“液压蓄能石油修井机”也可以解决这个问题，该机取消了常规修井机的滚筒、井架，采用三个升降液压油缸进行管柱的起升和下放作业，由此带来的缺点是三个升降液压油缸结构复杂、占地面积大、安装不方便。

申请号为200610068974.9、200620010356.4的中国专利“车背式液压蓄能修井机”是对上述申请号为91106336.6的中国专利的进一步改进，该机取消了常规修井机的滚筒、井架，采用一个主油缸进行管柱的起升和下放作业。该主油缸分为主升腔A、辅助油腔B和辅助油腔C三个油腔，结构复杂，制造加工和装配的难度大、成本高。

发明内容

为了克服常规修井机在起升和下放管柱的作业中存在的能量浪费现象，同时克服现有的液压蓄能修井机的上述缺点，本发明提供了一种基于双定量泵/马达的节能修井机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于双定量泵/马达的节能修井机，包括小动力机、大动力机、变速箱、滚筒、游车大钩、滚筒制动器、井架及连接各部分的联轴器、离合器，其特殊之处在于还包括小液压泵、大液压泵、第一单向阀、第二单向阀、溢流阀、液压蓄能器、第一换向阀、第二换向阀、小定量液压泵/马达、大定量液压泵/马达、力矩耦合器；所述的力矩耦合器包括第一链轮、第二链轮和链条，所述第一链轮和所述第二链轮通过所述链条相连接；所述小定量液压泵/马达的输出轴与第一离合器的主动部分相连接，第一离合器的从动部分与所述第一链轮相连接；所述大定量液压泵/马达的输出轴与第二离合器的主动部分相连接，第二离合器的从动部分与所述第二链轮相连接；所述小定量液压泵/马达的高压油口连通所述第一换向阀的一个进出油端口，所述大定量液压泵/马达的高压油口连通所述第二换向阀的一个进出油端口，所述第一换向阀的另一个进出油端口分别与所述第二换向阀的另一个进出油端口、所述液压蓄能器的输油口、所述溢流阀的进油口、所述第一单向阀的出油口和所述第二单向阀的出油口相连通；所述第一单向阀的进油口连通所述小液压泵的高压油口，所述第二单向阀的进油口连通所述大液压泵的高压油口；所述小动力机的输出轴与所述小液压泵的轴相连，所述大动力机的输出轴与所述大液压泵的轴相连；所述第二链轮通过联轴器与所述变速箱的输入轴相连接。

在起升管柱的辅助作业期间，动力机带动液压泵向液压蓄能器中充油，储存能量。在起升管柱时，动力机带动液压泵与液压蓄能器中的压力油一起进入定量液压泵/马达起升管柱。所以动力机的装机功率比常规修井机大为减小，大约仅为常规修井机的1/4。下放管柱时可将动力机关机，管柱在本身重力作用下下放入井内，同时驱动定量液压泵/马达向液压蓄能器中充油，也就是将管柱的重力势能变为液压蓄能器中的压力能储存起来，这部分回收的能量可用于提升单根、上扣等辅助作业用。 

本发明与现有技术相比有如下优点：

1、与普遍采用的常规修井机相比，可以将动力机装机功率减小为常规修井机的1/4，还可以回收管柱下放时释放出来的重力势能。

2、与液压蓄能修井机相比，没有采用结构复杂的升降油缸，保留了常规修井机的滚筒、井架、变速箱等，只在常规修井机上增加定量液压泵/马达、液压蓄能器等少量部件，就实现了液压蓄能修井机相同的功能，成本低。

3、在起升管柱时为了更充分利用动力机能量，避免常规修井机上存在的“大马拉小车”现象，配置了三个力挡，根据起升管柱重量的不同采用不同的力挡起升，提高了动力机功率利用率。根据下放管柱重量的不同，采用不同力挡回收能量，提高了管柱重力势能的能量回收率。   

附图说明

     附图为本发明的结构示意图。