[发明专利]基于复合轮系的节能修井机

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复合轮系的节能修井机。

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。

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石油修井机的上述缺点，本发明提供了一种基于复合轮系的节能修井机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于复合轮系的节能修井机，包括动力机、变速箱、滚筒、游车大钩、滚筒制动器、井架，其特殊之处在于还包括复合轮系、液压泵/马达、液压蓄能器、溢流阀；复合轮系由周转轮系和定轴轮系组成，周转轮系包括太阳轮、齿圈、行星轮和行星架，定轴轮系包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮；行星轮同时与太阳轮和齿圈相互啮合；齿圈固定安装在第一轴上，太阳轮固定安装在第二轴上，行星轮空套安装在行星架上，第二齿轮固定安装在第三轴上；行星架和第一齿轮固定连接，并且一起空套安装在第二轴上；第一轴通过第一离合器、联轴器与动力机相连接，第一轴的外围安装有第一制动器；第二轴通过第二离合器与液压泵/马达的轴相连接，第二轴的外围安装有第二制动器；第三轴通过第三离合器与变速箱的输入轴相连接，第三轴的外围安装有第三制动器；液压泵/马达的高压油口与液压蓄能器的输油口、溢流阀的进油口相连通。

在起升管柱的辅助作业期间，动力机带动液压泵/马达向液压蓄能器中充油，储存能量。在起升管柱时，液压蓄能器中的压力油驱动液压泵/马达与动力机共同起升管柱。所以动力机的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，实现了能量回收。 

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、与液压蓄能石油修井机相比，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复合轮系、液压泵/马达、液压蓄能器等部件，相比全新结构的液压蓄能石油修井机，改造成本低。

3、采用复合轮系，结构紧凑，占地面积小。

附图说明

附图为本发明的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的详述。参见附图，基于复合轮系的节能修井机，包括动力机1、变速箱7、滚筒11、游车大钩12、滚筒制动器13、井架14，它还包括复合轮系6、液压泵/马达8、液压蓄能器9、溢流阀10。复合轮系6由周转轮系和定轴轮系组成，周转轮系包括太阳轮61、齿圈62、行星轮63和行星架64，定轴轮系包括相互啮合的第一齿轮65和第二齿轮66。行星轮63同时与太阳轮61和齿圈62相互啮合；齿圈62固定安装在第一轴51上，太阳轮61固定安装在第二轴52上，行星轮63空套安装在行星架64上，第二齿轮66固定安装在第三轴53上；行星架64和第一齿轮65固定连接，并且一起空套安装在第二轴52上。第一轴51通过第一离合器31、联轴器21与动力机1相连接，第一轴51的外围安装有第一制动器41；第二轴52通过第二离合器32与液压泵/马达8的轴相连接，第二轴52的外围安装有第二制动器42；第三轴53通过第三离合器33与变速箱7的输入轴相连接，第三轴53的外围安装有第三制动器43。液压泵/马达8的高压油口与液压蓄能器9的输油口、溢流阀10的进油口相连通。