随着水井钻孔越来越深，驱动潜孔锤 (DTH) 的空气必须同时完成两项工作：保持足够的压力，使锤子用力撞击水柱和岩屑，并携带足够的体积，将这些岩屑冲出钻孔。标准的 7 至 10 bar 钻井压缩机在钻头到达深井目标深度之前就耗尽了其能力，这就是深井、地热和脱水项目转向 30 至 50 bar 空气的原因。在钻井现场有电网或发电机供电的情况下，固定式两级高压螺杆压缩机（例如 KOTECH KEH 系列）可以比第二台柴油压缩机或增压器更经济地输送空气。本指南解释了压力和流量物理学，以及 30 至 50 bar 电动螺杆机适合钻井队的情况。
为什么深潜孔钻进需要高压空气
潜孔锤直接由压缩气流提供动力：活塞两端的压差设定冲击能量，废气流过钻头并沿环空向上流动以清除岩屑。在浅且干燥的井眼中，10 至 17 bar 的压缩机通常就足够了。然而，在深孔或含水孔中，压缩机必须首先克服静压和环空背压（每十米水柱大约增加一个巴），并且仍然在锤上留下足够的压差以使其运行。在大约 150 至 200 米以下，特别是在钻井过程中产生水的地方，操作员越来越多地指定 25 至 40 bar 压缩机，而最深的孔或大直径地热钻孔可能需要完整的 30 至 50 bar 等级。
第二个要求是出料速度。钻屑由井上气流速度提升，通常必须保持在每秒约 15 至 25 米以上，具体取决于孔的几何形状、锤尺寸以及是否使用泡沫或雾气。随着深度和孔径的增加，所需的自由空气输送量也随之增加。没有足够体积的高压会将钻屑留在孔中；没有足够压力的高交易量会使锤子变弱。压缩机的尺寸必须同时适应两者。
- 锤子能量取决于克服背压后剩余的压差。
- 每十米水柱会给锤子增加约 1 巴的背压。
- 确定最小自由空气输送量的因素是出料速度，而不仅仅是锤子的尺寸。
- 深孔、湿孔或大直径孔是 30 至 50 bar 空气发挥作用的地方。
固定式高压螺杆与柴油增压器
解决压力不足的传统方法是在钻机上安装柴油驱动的高压压缩机或增压器。这仍然是真正远程、离网探索的唯一实用选择。但大部分深水井工作发生在有电力的地方：市政井场、工业脱水项目、基础设施附近的地热项目、电气化地区的农业井项目以及钻井脱水井的矿山。在这些地点，固定式电动两级螺杆压缩机改变了经济性。
带有级间冷却的两级螺杆压缩接近等温压缩，这正是高比例节能的地方：在一级中将空气从环境压力提升到 40 bar 将产生更多的热量并浪费更多的电力。 KOTECH KEH 系列采用两级设计，配有高压单螺杆主机和永磁变速电机，可提供稳定的压力，严格控制波动，并在锤子循环时自动进行流量跟踪。与全班次运行的柴油压缩机相比，电力驱动可以减少现场的燃料物流、发动机维护、噪音和废气——当钻机在社区附近或允许的工业区域内作业时，这一点很有价值。它通常与钻机配对作为半永久性站点，或安装在带有自己的发电机的支撑拖车上，以便在附近的焊盘之间重新定位。
Real KOTECH KEH 两级高压规格
KOTECH 产品页面中 4 MPa (40 bar) 型号的当前工厂数据； KEH 采用 PM VSD 驱动器，压力范围为 30 至 50 bar，流量为 5 至 25 m3/min。
这些行是 40 条的变体；根据职责要求，相同的框架在 30 和 50 bar 的额定值下发布。由于自由空气输送量会随着额定压力的升高而下降，因此请务必根据锤子实际运行的压力来读取数字，而不是根据通用手册中的最大值来读取。
深井程序的尺寸确定程序
从潜孔锤规格开始：建议的工作压力范围和空气消耗量（立方米/分钟）。添加目标深度处的预期背压，包括水柱、环形摩擦力和任何雾气或泡沫喷射，以确定压缩机排出压力。然后根据压缩机流量、孔径和钻杆外径计算上井速度；如果速度达不到钻屑输送目标，请增加流量、添加第二台压缩机或降低钻速，而不是简单地提高压力。
现场整合值得关注。固定式 KEH 装置需要稳定的底座、适合电机大小的电源以及针对海拔和温度的降额、带有额定压力软管的适合钻机的排放管道和阻尼脉动的接收器，以及水冷框架的水管理。压缩机和钻机上的仪表压力和流量，因为它们之间的差异揭示了软管和过滤器的损失，这些损失悄悄地窃取了破碎锤的性能。有了这些基础设施，电动高压站就可以在多班次油井项目中全天候 (24/7) 运行，而不会出现导致柴油机车队停机的发动机服务周期。
何时使用柴油移动空气
电动高压螺杆压缩并不普及。每隔几天移动一次的勘探钻井、没有电网且没有经济型发电机组的场地以及单个远程孔仍然最好由柴油驱动的高压移动压缩机（例如 KOTECH）提供服务KDP-18/2525 bar 或专用柴油增压器。应根据预期利用率和电力可用性做出决定：当钻机将在供电井场平台上花费数周或数月时，电站较低的能源和维护成本通常可以补偿安装费用；当它不断地穿过离网地形时，柴油机动性会获胜。许多成熟的船队最终都会同时运行这两种设备：用于勘探和偏远井眼的柴油机组、用于开发井田和地热项目的 KEH 电站。
购买技巧
- 确定压力（深度加上水柱背压）和流量（出水速度）的大小——两者缺一不可。
- 选择电动 KEH 站进行供电井田的长期项目；保留柴油移动装置以进行离网勘探。
- 根据锤子实际运行的压力选择 KEH 额定值，因为流量随着压力上升而下降。
- 在两端提供稳定的垫、额定排放软管、接收罐和压力/流量仪表。
- 根据地面钻井现场的海拔高度和环境温度降低电机和冷却能力。
