CN113931587A-一种以电能为动力的连续油管设备.docx

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 CN 113931587 A(43)申请公布日2022.01.14H02J 9/06 (2006 .01)H01M 50/258(2021.01)H01M 50/204 (2021.01)H01M 50/244 (2021.01)H01M 10/48(2006 .01)H01M 10/42(2006 .01)(21)申请号 202111545722.1(22)申请日 2021.12.17(71)申请人山东科瑞油气装备有限公司地址257000山东省东营市东营区南二路267号申请人山东高速科瑞石油装备有限公司(72)发明人

2、毛曙光李振兴孟志刚时亮任雪凤管仁廷李锐王浩然刘建蒋广玉马英铭商家辉周蕾(74)专利代理机构青岛高晓专利事务所(普通合伙)37104代理人刘彬(51)lnt.CI.E21B 19/22(2006 .01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称一种以电能为动力的连续油管设备(57)摘要本发明涉及油气田增产设备技术领域，具体地涉及一种以电能为动力的连续油管设备，包括移运设备及移运设备上设置的变频监控室、主电机及主泵、电能监管系统、电驱注入头、软管滚筒、电驱油管工作滚筒、防喷系统和台上电池组模块；所述变频监控室设置于台上最前端，主电机及主泵位于变频监控室底部；台上电池组模块包括电池组模块A和

3、电池组模块B,电池组模块A和电池组模块B呈L型布置并交替工作；所述电能监管系统设置于移运设备的车体底盘一侧；所述电驱注入头安装在移运设备尾部，所述电驱油管工作滚筒及防喷系统独立撬装或放置在另一台移运设备上。本发明结构简单、模块化设计、安全环保、维修方便、易于运输。CN 113931587 A权利要求书2/2页1 .一种以电能为动力的连续油管设备，包括移运设备（1）及移运设备（1）上设置的变频监控室（2）、主电机及主泵（3）、电驱注入头（12）、软管滚筒、电驱油管工作滚筒和防喷系统；其特征在于：所述连续油管设备还包括电能监管系统（7）和台上电池组模块；所述变频监控室（2）设置于台上最前端，主电机

4、及主泵（3）位于变频监控室（2）底部，用于为防喷系统供油；所述台上电池组模块包括电池组模块A （14）和电池组模块B （15）,电池组模块A （14）和电池组模块B （15）呈L型布置并交替工作，用于提供电能；所述电能监管系统（7）设置于移运设备（1）的车体底盘一侧，用于电能监控和管理；所述电驱注入头（12）安装在移运设备（1）尾部，所述电驱油管工作滚筒及防喷系统独立撬装或放置在另一台移运设备（1）上。2 .根据权利要求1所述的以电能为动力的连续油管设备，其特征在于：所述连续油管设备采用电力直驱和电机驱动液压泵双行模式。3 .根据权利要求2所述的以电能为动力的连续油管设备，其特征在于：所述电力

5、直驱采用电力直接供能驱动执行机构，包括电驱注入头双电机驱动、电驱油管滚筒电机驱动、强排电机驱动、防喷器控制软管电机驱动，注入头控制软管滚筒电机驱动、液压油散热器风扇电机驱动。4 .根据权利要求2所述的以电能为动力的连续油管设备，其特征在于：所述电机驱动液压泵供能采用电力为电机供能，电机带动液压泵为执行机构供能，包括变频监控室举升油缸、电驱油管工作滚筒排管臂举升油缸、电驱注入头张紧、夹紧油缸，鹅颈折叠及鹅颈帽折叠油缸。5 .根据权利要求4任一项所述的以电能为动力的连续油管设备,其特征在于：所述连续油管设备采用台上电池组模块或外接电力中的任一种方式，实现为连续油管设备提供动能；采用外接电力供能时，

6、同时为台上电池组模块自动充电。6 .根据权利要求1所述的以电能为动力的连续油管设备，其特征在于：所述电池组模块A （14）包括箱体（104）及位于箱体（104）内部的电池组模块（101）、多层电池架（102）、电池管理系统（103）；所述电池组模块（101）置于多层电池架（102）上；所述电池管理系统（103）与电池组模块（101）、电能监管系统（7）连接；所述箱体（104）底部设置有底座导轨（16）,所述电池组模块A （14）和电池组模块B （15）中的其中一个电池组模块需更换时，通过电池组模块底座导轨（16）进行更换。7 根据权利要求6所述的以电能为动力的连续油管设备，其特征在于：所述电池

7、组模块（101）由电池单芯、电池包、电池簇组成，每个电池包由多个电池芯组成，每个电池簇由多个电池包组成，池组模块（101）由多个电池簇串并联连接放置于多层电池架（102）上。8 .根据权利要求7所述的以电能为动力的连续油管设备，其特征在于：所述电池管理系统（103）包括采集单元、控制单元和并机单元；所述采集单元用于采集电池单芯电压、端电压、充放电电流、模块温度，提供信息至控制单元；所述控制单元依据采集单元信息、汇总并机单元条件要求，进行电池组运行参数设定、主功率器开关动作、报警值设定、以及与并机单元通信；所述并机单元汇总控制单元信息与电能监管系统（7）通信，实现监测、评估、电池组状态分析、电池

8、组安全保护。9 .根据权利要求6所述的以电能为动力的连续油管设备，其特征在于：所述变频监控室（2）内部包括变频控制单元（601）、中央集控单元（602）、供配电单元（603）、UPS主机及电池包（604）、通信系统单元（605）；所述变频控制单元（601）与中央集控单元（602）共同实现对CN 113931587 A权利要求书3/2页设备部件动作的精确控制；所述中央集控单元（602）与电能监管系统（7）、变频控制单元（601）实时通信，监测系统电能参数、电机工作参数、设备运行状态、预警信息，输出控制各负载运行动作；所述供配电单元（603）包括各负载断路器、保险、相续保护器，完成设备负载供配电分

9、配及控制；所述UPS主机及电池包（604）为中央集控电源提供备用应急电源，紧急情况下，实现应急控制操作，保障设备和施工安全；所述通信系统单元（605）用于实现电能监管系统（7）、变频控制单元（601）、中央集控单元（602）、电池管理系统（103）各系统内部或系统之间信号、控制通信交流。10 .根据权利要求1所述的以电能为动力的连续油管设备，其特征在于：所述电能监管系统（7）包含：智能监测系统，用于实时监测所有系统参数数据并自动调节输出控制信号，以及并网和离网切换控制；变频控制系统，用于实现手动或自动控制各电机转速；双向储能交流器系统（8）,通过各个主控功率控制箱控制电池组接入并机总控箱，并机

10、输出后经交流器转换为交流，根据电网状况、电池组容量状态、负载状况，协调管理充放电时间和功率；配电系统，包括接地保护、防雷系统、电源参数数据监测、负载断路器、过载保护，保证供电系统安全合理供电；安全系统、散热系统，用于实现系统过充、过载、高温等异常报警、自动应急措施，散热系统用于对变频器、电池组模块、电机、主控电源进行散热。CN 113931587 A说明书1/6页一种以电能为动力的连续油管设备技术领域0001本发明涉及油气田增产设备技术领域，具体地涉及一种以电能为动力的连续油管设备。背景技术0002连续油管设备广泛应用于油田注气驱油、煤矿气化采煤流体注入等作业领域。如中国专利CN1130067

11、17A公开一种海洋水下连续油管设备，包括油管注入头和井口连接头，油管注入头的下端连接井口连接头的上端，油管注入头上端具有能承受海洋水下连续油管设备重量的顶部支架，顶部支架连接用于控制海洋水下连续油管设备工作和信号传输的复合钢芯电缆，井口连接头的下端固定设置有用于和水下井口头连接的液压连接器，连续油管从油管注入头的顶部支架进入到油管注入头中，穿过油管注入头和井口连接头内部后再从井口连接头穿出进入水下井口，油管注入头内固定有用于夹持和起下连续油管的连续油管夹持起下结构。而传统连续油管设备主要由台上柴油发动机或底盘车柴油发动机驱动三至四台液压泵为整套设备供能，由于柴油机体积大、效率低、噪音大、废气排

12、放严重、燃油费用高，不符合建设节能环保低碳社会的要求。发明内容0003本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提出设计一种以电能为动力的连续油管设备，结构简单、模块化设计、安全环保、维修方便、易于运输。0004本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种以电能为动力的连续油管设备，包括移运设备及移运设备上设置的变频监控室、主电机及主泵、电能监管系统、电驱注入头、软管滚筒、电驱油管工作滚筒、防喷系统和台上电池组模块；所述变频监控室设置于台上最前端，主电机及主泵位于变频监控室底部，用于为防喷系统供油；台上电池组模块包括电池组模块A和电池组模块B,电池组模块A和电池组模块B呈L型布置并交替工作，用于

13、提供电能；所述电能监管系统设置于移运设备的车体底盘一侧，用于电能监控和管理；所述电驱注入头安装在移运设备尾部，所述电驱油管工作滚筒及防喷系统独立撬装或放置在另一台移运设备上。0005进一步的，所述电驱油管工作滚筒是指滚筒上的旋转运动均采用电机替代液压马达驱动，而其他执行机构如排管臂举升等仍采用液压方式的工作滚筒。所述电驱注入头是以双电机替代双液压马达为注入头运转提供主动力，而其他执行机构如夹紧、张紧、鹅颈折叠、鹅颈帽折叠等仍采用液压控制方式的连续油管注入设备。0006进一步的，所述连续油管设备采用电力直驱和电机驱动液压泵双行模式。0007进一步的，所述电力直驱采用电力直接供能驱动执行机构，主要

14、包括但不限于：电驱注入头双电机驱动、电驱油管滚筒电机驱动、强排电机驱动、防喷器控制软管电机驱动，注入头控制软管滚筒电机驱动、液压油散热器风扇电机驱动等。0008进一步的，所述电机驱动液压泵供能采用电力为电机供能，电机带动液压泵为执CN 113931587 A说 明 书2/6 页行机构供能，主要包括但不限于：变频监控室举升油缸、电驱油管工作滚筒排管臂举升油缸、电驱注入头张紧、夹紧油缸，鹅颈折叠及鹅颈帽折叠油缸等。0009 进一步的，所述连续油管设备采用台上电池组模块或外接电力中的任一种方式，实现为连续油管设备提供动能；采用外接电力供能时，同时为台上电池组模块自动充电。0010 进一步的，所述电池

15、组模块A包括箱体及位于箱体内部的电池组模块、多层电池架、电池管理系统；所述电池组模块置于多层电池架上；所述电池管理系统与电池组模块、电能监管系统连接；所述箱体底部设置有底座导轨，所述电池组模块A和电池组模块B中的其中一个电池组模块需更换时，通过电池组模块底座导轨进行更换。0011 进一步的，所述电池组模块由M（M1）个电池单芯、电池包、电池簇组成，每个电池包由多个电池芯组成，每个电池簇由多个电池包组成，电池组模块由多个电池簇串并联连接、按照排列规则放置于多层电池架上，得到设备所需容量要求。电池单芯的类型包含但不限于磷酸铁锂电池、镇氢充电电池、三元锂电池、太阳能电池、镇氢蓄电池、钠氯化镇电池、燃料电池、钠硫等的一种或多种。0012 进一步的，所述电池管理系统包括采集单元、控制单元和并机单元；所述采集单元用于采集电池单芯电压、端电压、充放电电流、模块温度，提供信息至控制单元；所述控制单元依据采集单元信息、汇总并机单元条件要求，进行电池组运行参数设定、主功率器