钻井现场空气压缩机应用问题分析

牟春书+王洪臣+张吉平+杨滨

摘 要：空气压缩机是钻井施工现场为动力机及传动机机提供压缩空气的设备，空气压缩机的运行安全性非常重要。本文针对钻井现场普遍使用的寿力螺杆式空气压缩机与活塞式空气压缩机配合使用过程中存在的问题进行分析，找出了问题发生的原因以及提出了改进措施。

关键词：空气压缩机；原理；分析；措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.116

目前钻井施工现场30型、32型、45型钻机使用的供气设备是一台寿力螺杆式空气压缩机与一台活塞式空气压缩机配合使用。钻机搬迁安装后，首先启动寿力螺杆式空气压缩机往储气罐供气，储气罐气压达到0.6-0.8兆帕时，启动柴油机驱动联动机（或并车箱）带动活塞式空气压缩机工作，正常情况下，一台活塞式空气压缩机供气，能够满足井场设备用气需要；在快速钻进、下套管等特殊作业时，一台活塞式空气压缩机供气排量不足，需要另一台寿力螺杆式空气压缩机与活塞式空气压缩机配合使用。因活塞式空气压缩机排气压力有脉动且不够稳定，产生很大的惯性力，排气温度高，而且两种机型往储气罐内输气的管线是并联在一根总输气管线上，寿力螺杆式空气压缩机排气管线出口无单项逆止阀，所以部分有脉动的气体进入寿力螺杆式空气压缩机，从而引起寿力螺杆式空气压缩机操作面板的P2主管线压力表频繁波动，长时间使用会导致压力调节开关、最小压力阀和压力调节器失灵，造成寿力螺杆式空气压缩机无法工作。30型、32型、45型钻机机械传动的离合机构80%都是靠气胎离合器离合传动的，若气体压力不足会直接影响气胎的使用寿命，严重者造成生产安全事故，因此，对寿力螺杆式空气压缩机与活塞式空气压缩机供气流程的改进非常必要。

1 空气压缩机的结构及工作原理

1.1 寿力螺杆式空气压缩机的结构及工作原理

（1）寿力螺杆式空气压缩机Ls12-50系列机组由空压机、电动机、启动器、进气系统、排气系统、冷却润滑系统、气量调节系统、仪表板、冷却器、组合分离器和护罩组成。

（2）机体内有一对互相啮合的转子在电动机的驱动下高速旋转不断稳定，无脉动的压缩空气。

1.2 活塞式空气压缩机空压机的结构及工作原理

（1）活塞式空气压缩机2V-6.5/12是活塞式往复空压机由主机冷却系统、调节系统、润滑系统、安全阀及控制设备等组成。

（2）工作时传动轴通过气囊驱动曲轴带动连杆十字头及活塞杆，使活塞在空压机的气缸内往复运动，完成吸入，压缩、排出等过程。该机功耗偏大，排气压力有脉动且不够稳定，产生很大的惯性力，排气温度，噪音偏大，震动大。

2 压缩空气质量分析

（1）活塞式空气压缩机是活塞往复式空压机排气温度高，一般机组自身不设油气分离过滤装置，含油量和含杂质量较多，压缩分出的气体质量差。

（2）寿力螺杆式空气压缩机排气温度低，排出前经过分离器过滤，排出的气体含油量和含杂质量低而且无脉动，气体质量好。

3 压缩机供气流程分析

根据设备配置，钻井现场两种空气压缩机对储气罐内输气的管线是并联在一根总输气管线上。自动压缩机工作时：

①活塞往复式空压机工作输出的气压在进入储气罐的途中会分流一部分压力输入给寿力螺杆式空气压缩机，从而引起寿力螺杆式空气压缩机操作面板的P2主管线压力表频繁波动，长时间使用会压力调节开关和压力调节器失灵；

②由于进入寿力螺杆式空气压缩机的气体质量太差、含油量和含杂质量太高，会对寿力的散热风箱造成内部结垢，散热不良，还会增加寿力自动排污装置的负荷。

③由于进入寿力螺杆式空气压缩机的气压具有脉冲惯性力，会冲击最小压力阀，最小压力阀损坏后，气体将进入寿力空压的油气分离罐继续冲击精分过滤芯，加速精分滤芯的损坏，同时把杂质带入油气分离罐内，导致寿力油使用寿命缩短，减少主机的使用寿命。

④气压还会损坏寿力的压力控制部件。如：压力调节开关和压力调节器失灵。

4 改进措施

（1）寿力螺杆式空气压缩机的主排气管线增加一个单向逆止阀，当寿力螺杆式空气压缩机停机状态时可以彻底解决活塞往复式空压机的脉动冲击（见图1）。

（2）两台空气压缩机进入储气罐的管线由原来的一根主气管线分成两路气管线进入储气罐，这样储气罐内部的气体压力会减缓消除一部分活塞往复式空压机的气压脉动力，同时储气罐能够沉淀过滤掉大部分的杂质和油污（见图2）。

（3）把寿力空气压缩机的压力控制系统的气压管线连接在储气罐上端部位从而不影响空压机的主气压与储气罐气压同步。

5 結论

通过对钻井现场寿力螺杆式空气压缩机与活塞式空气压缩机应用分析，找出了原来供气流程的不足，通过将两台压缩机进入储气罐的管线由原来的一根主气管线分成两路管线进入储气罐，寿力螺杆式空气压缩机的主排气管线增加一个单向逆止阀流程的改进，解决了寿力螺杆式空气压缩机停机状态时自动空压机的脉动冲击，同时把寿力螺杆式空气压缩机的压力控制系统的气管线连接在储气罐上端部位，而不影响寿力螺杆式空气压缩机的主气压与储气罐气压同步问题。

参考文献：

[1]空气压缩机的比较[J/OL].中国空压机网.2008，01（29）.

[2]寿力LS16-60/75/100系列螺杆压缩机操作手册[S].