Двоступеневі гвинтові компресори для буріння водяних свердловин DTH під тиском 30–50 бар

У міру того, як свердловина стає глибшою, повітря, яке приводить у рух свердловинний молот (DTH), має виконувати дві функції одночасно: утримувати достатній тиск, щоб молот сильно вдаряв по стовпу води та шламів, і нести достатній об’єм, щоб вимити ці шлами зі свердловини. Стандартний буровий компресор із тиском від 7 до 10 бар вичерпує свою потужність задовго до того, як долото досягне цільової глибини на глибокій свердловині, тому програми для глибоких свердловин, геотермальних і осушувальних програм переходять на тиск повітря від 30 до 50 бар. Там, де буровий майданчик має джерело живлення від мережі або генератора, стаціонарний двоступеневий гвинтовий компресор високого тиску, такий як серія KOTECH KEH, може подавати це повітря економніше, ніж другий дизельний компресор або бустер. Цей посібник пояснює фізику тиску та потоку, а також пояснює, де електричні гвинтові верстати від 30 до 50 бар підходять для бурового парку.

Чому глибоке буріння DTH потребує повітря під високим тиском

Молот DTH живиться безпосередньо потоком стисненого повітря: різниця тиску на поршні задає енергію удару, а відпрацьоване повітря протікає через долото та вгору по кільцевому простору до чистої вирубки. У неглибокій сухій свердловині часто достатньо компресора від 10 до 17 бар. Однак у глибокій або водоносній свердловині компресор спочатку повинен подолати гідростатичний і кільцевий протитиск — приблизно один додатковий бар на кожні десять метрів водяного стовпа — і все ще залишати достатній перепад удару для його роботи. Нижче приблизно від 150 до 200 метрів, особливо там, де свердловина виробляє воду під час буріння, оператори все частіше вказують компресори від 25 до 40 бар, а для найглибших свердловин або геотермальних свердловин великого діаметра може знадобитися повний клас від 30 до 50 бар.

Друга вимога — швидкість викиду. Шлам піднімається за допомогою швидкості повітря в свердловині, яка зазвичай повинна перевищувати приблизно 15-25 метрів на секунду залежно від геометрії отвору, розміру молотка та того, чи використовується піна чи туман. Зі збільшенням глибини та діаметра отвору разом із ними зростає необхідна подача вільного повітря. Високий тиск без достатнього обсягу залишає живці в отворі; велика гучність без достатнього тиску робить молоток слабким. Компресор повинен бути розрахований на обидва одночасно.

• Енергія удару залежить від різниці тиску, що залишається після подолання протитиску.
• Кожні десять метрів водяного стовпа додають приблизно 1 бар протитиску на молот.
• Швидкість викиду, а не тільки розмір молота, встановлює мінімальну подачу вільного повітря.
• Глибокі, вологі отвори або отвори великого діаметру – це місце, де тиск повітря від 30 до 50 бар заслужить своє місце.

Стаціонарний гвинт високого тиску проти дизельного бустера

Традиційною відповіддю на недолік тиску є дизельний компресор високого тиску або бустер на буровій платформі. Це залишається єдиним практичним вибором для справді віддаленого дослідження поза мережею. Але значна частка робіт із глибоких свердловин відбувається там, де є електроенергія: муніципальні колодязі, програми промислового осушення, геотермальні проекти поблизу інфраструктури, програми сільськогосподарських свердловин в електрифікованих регіонах і шахти, що бурять осушувальні свердловини. На цих майданчиках стаціонарний електричний двоступеневий гвинтовий компресор змінює економіку.

Двоступінчасте гвинтове стиснення з міжступеневим охолодженням наближається до ізотермічного стиснення, яке є саме тим, де енергія зберігається за високих коефіцієнтів: підйом повітря з навколишнього середовища до 40 бар за один етап генерує набагато більше тепла та витрачає набагато більше енергії. У лінійці KOTECH KEH використовується двоступенева конструкція з одногвинтовим компресорним блоком високого тиску та двигуном зі змінною швидкістю на постійному магніті, що забезпечує стабільний тиск із жорстким контролем коливань і автоматичним відстеженням потоку під час циклів удару. У порівнянні з дизельним компресором, який працює всю зміну, електричний привід скорочує логістику палива, технічне обслуговування двигуна, шум і вихлоп на місці — це важливо, коли сівалка працює поблизу населеного пункту або в дозволеній промисловій зоні. Зазвичай він поєднується з буровою установкою як напівпостійна станція або монтується на допоміжному причепі з власним генератором для переміщення між сусідніми майданчиками.

Справжні специфікації двоступеневої системи високого тиску KOTECH KEH

Поточні заводські показники для варіантів 4 МПа (40 бар) зі сторінки продукту KOTECH; KEH охоплює від 30 до 50 бар і від 5 до 25 м³/хв з приводом PM VSD.

Ці ряди є варіантами 40 барів; ті самі кадри публікуються з номіналом 30 і 50 бар, якщо цього вимагає обов’язок. Оскільки подача вільного повітря падає зі збільшенням номінального тиску, завжди читайте значення тиску, під час якого молоток буде працювати, а не із загальної максимальної брошури.

Процедура визначення розмірів для програми глибоких свердловин

Почніть із специфікації молота DTH: рекомендований діапазон робочого тиску та витрата повітря в м³/хв. Додайте протитиск, який очікується на цільовій глибині, включаючи водяний стовп, кільцеве тертя та будь-який впорскування туману або піни, щоб визначити тиск нагнітання компресора. Потім обчисліть швидкість у свердловині за потоком компресора, діаметром свердловини та зовнішнім діаметром бурильної труби; якщо швидкість не досягає цільового значення для транспортування шламу, збільште потік, додайте другий компресор або зменшіть швидкість проникнення, а не просто підвищуйте тиск.

Заслуговує на увагу інтеграція на сайті. Для стаціонарного блоку KEH необхідна стабільна підкладка, джерело живлення, відповідне розміру двигуна, а також зниження номінальних параметрів залежно від висоти та температури, відповідний випускний трубопровід до бурової установки зі шлангами з номінальним тиском і ресивером для послаблення пульсації, а також керування водою для рам з водяним охолодженням. Інструментальний тиск і потік як на компресорі, так і на буровій установці, оскільки різниця між ними виявляє втрати в шлангах і фільтрах, які тихо втрачають продуктивність молота. З цими основами електрична станція високого тиску може працювати цілодобово та без вихідних за багатозмінними програмами свердловин без циклів обслуговування двигуна, які переважають під час простою дизельного парку.

Коли зупинитися на дизельному мобільному повітрі

Електричне гвинтове стиснення високого тиску не є універсальним. Розвідувальне буріння, яке змінюється кожні кілька днів, місця без мережі та економічного генератора, а також окремі віддалені свердловини все ще найкраще обслуговуються мобільним компресором високого тиску з дизельним приводом, таким як KOTECH.КДП-18/25при 25 барах або спеціальному дизельному бустері. Рішення слід прийняти щодо очікуваного використання та доступності електроенергії: коли бурильна установка витрачає тижні або місяці на кузовні майданчики з електроприводом, нижчі витрати на електроенергію та обслуговування електричної станції зазвичай окупають установку; коли він постійно рухається поза мережею місцевості, дизельна мобільність виграє. Багато зрілих флотів в кінцевому підсумку використовують обидва — дизельні установки для розвідки та віддалених свердловин, електричні станції KEH для розроблених свердловин і геотермальних програм.

Поради щодо купівлі

• Розмір як тиску (глибина плюс протитиск водяного стовпа), так і потоку (швидкість викиду) — ніколи одне без іншого.
• Вибирайте електричні станції КЕГ для тривалих програм на джерелах електроживлення; зберігати дизельні мобільні одиниці для позамережевих досліджень.
• Виберіть рейтинг KEH за тиску, який фактично працює молоток, оскільки потік падає зі збільшенням тиску.
• Забезпечте стійку підкладку, номінальний випускний шланг, приймальний резервуар і прилади тиску/потоку на обох кінцях.
• Зменште потужність двигуна та охолодження залежно від висоти та температури навколишнього середовища на місцях буріння на поверхні.

Часті запитання