高效螺桿的效益分析

劉 堅(jiān)

（中石化西南石油工程有限公司鉆井工程研究院，四川德陽(yáng) 618000）

高效螺桿的效益分析

劉 堅(jiān)

（中石化西南石油工程有限公司鉆井工程研究院，四川德陽(yáng) 618000）

目前鉆井中普遍應(yīng)用的常規(guī)螺桿裝置傳動(dòng)效率低、使用壽命短、故障率高、螺桿事故多等問(wèn)題較為突出，而高效螺桿具有使用壽命長(zhǎng)、輸出扭矩高、耐溫性強(qiáng)、適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)，在縮短鉆井周期、提高機(jī)械鉆速，節(jié)約鉆井成本等方面有著明顯效果。高效螺桿在四川地區(qū)進(jìn)行了多口井的實(shí)際應(yīng)用，在技術(shù)上與經(jīng)濟(jì)效益上都明顯優(yōu)于常規(guī)螺桿，具有良好的推廣應(yīng)用前景。

高效螺桿；優(yōu)點(diǎn)；效益分析

近幾年，隨著鉆井工藝和鉆井難度的不斷提升，高效螺桿鉆具在定向井工藝上得到了大量的推廣應(yīng)用。目前普遍應(yīng)用的常規(guī)螺桿裝置傳動(dòng)效率低、使用壽命短、故障率高、螺桿事故多等問(wèn)題較為突出，針對(duì)這種情況我們實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了高效螺桿。高效螺桿在縮短鉆井周期、提高機(jī)械鉆速，達(dá)到節(jié)約鉆井成本、提高采油周期等方面有著明顯效果，同時(shí)，鉆井安全性能也大大提高，降低了鉆井事故率，并對(duì)推廣長(zhǎng)井段作業(yè)用高效螺桿及鉆井工具的開(kāi)發(fā)與研究應(yīng)用具有推動(dòng)和促進(jìn)作用。

1 高效螺桿的應(yīng)用背景

西南油氣田川西和川東北區(qū)塊構(gòu)造復(fù)雜，勘探開(kāi)發(fā)難度高、風(fēng)險(xiǎn)大，多為深井、超深井、大位移井、水平井等特殊工藝井，在保證安全的前提下，迫切需要鉆井提速提效。

1.1 川西地區(qū)

川西中淺層已到開(kāi)發(fā)后期，屬于難動(dòng)用儲(chǔ)量，需要以水平井、分支井開(kāi)采來(lái)提高采收率和單井產(chǎn)量。深層以須四和須二為主要目的層。地層巖性超致密、研磨性強(qiáng)，儲(chǔ)層裂縫發(fā)育、高礦化度、流體腐蝕性強(qiáng)、氣水關(guān)系復(fù)雜；地層破碎、長(zhǎng)裸眼窄密度窗口，井漏問(wèn)題復(fù)雜，多壓力系統(tǒng)、超高壓異常，鉆速低。目前川西地區(qū)已經(jīng)著手海相地層的天然氣勘探開(kāi)發(fā)。

1.2 川東北地區(qū)

川東北地層地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地層壓力高，壓力層系多，硫化氫含量高，地層傾角大，井斜問(wèn)題突出，地層可鉆性差，施工風(fēng)險(xiǎn)大。經(jīng)過(guò)近十年來(lái)鉆井提速工藝技術(shù)研究和應(yīng)用，除二疊系外“PDC+螺桿”鉆井工藝技術(shù)是西南油氣田主要提速技術(shù)手段。高效螺桿通過(guò)改進(jìn)橡膠性能，提高萬(wàn)向軸、傳動(dòng)軸材料性能、機(jī)加工能力、熱處理工藝，可大幅提高高效螺桿的質(zhì)量和使用壽命，進(jìn)一步縮鉆短了井周期。

2 高效螺桿的特點(diǎn)

高效螺桿主要有以下五個(gè)顯著特點(diǎn)：①長(zhǎng)壽命：?jiǎn)未蜗戮塾?jì)循環(huán)使用壽命達(dá)250～300h；②動(dòng)力性：螺桿鉆具井下輸出扭矩較同規(guī)格常規(guī)螺桿提升40%；③適用性：配合牙輪鉆頭、PDC鉆頭均有較高效率；④耐溫性能：井下循環(huán)溫度不低于150℃；⑤適應(yīng)性：適應(yīng)于水基、油基等各種泥漿介質(zhì)。

3 高效螺桿的應(yīng)用情況及效益分析

3.1 高效螺桿在四川地區(qū)的應(yīng)用及效果

3.1.1 元壩273-1井

螺桿類(lèi)型：高效等壁厚油密封螺桿；

井段：2 981.22～4 900mm，進(jìn)尺1 563.92m；地層：上沙-雷三段，砂巖、泥巖為主，含礫巖、頁(yè)巖、石英，夾層、互層，白云巖。純鉆時(shí)間：842.31h；平均機(jī)械鉆速：1.86m/h。

使用效果：平均機(jī)械鉆速是鄰井地層常規(guī)鉆井的2.3倍，是工程設(shè)計(jì)的2倍，實(shí)際高效鉆井工藝鉆井周期62.62d。

結(jié)論：創(chuàng)造元壩區(qū)塊陸相三開(kāi)上沙至雷三最短鉆井周期（上沙至雷三段進(jìn)尺1 563.92m，鉆井周期62.62d，鉆頭7只）。

3.1.2 新盛1井

螺桿類(lèi)型：高效油密封螺桿；

井段：1 502～2 612m，進(jìn)尺1 110m；地層：遂寧組、沙溪廟地層；純鉆時(shí)間：155.83h；平均機(jī)械鉆速：7.12m/h。

(9)由于采用復(fù)噴與復(fù)擋的濕式除塵設(shè)施，所以煙氣與鍋爐氣的外排溫度可以盡量降低，不會(huì)像布袋除塵那樣因操作不當(dāng)造成溫度低而達(dá)到水蒸氣的露點(diǎn)而使礦粉粘附于布袋使之失效；

新盛1井采用揚(yáng)州天業(yè)高效螺桿復(fù)合鉆進(jìn)，新盛1井在遂寧組、沙溪廟地層平均機(jī)械鉆速為5.10m/h，與鄰井高廟2井、高廟3井在遂寧組、沙溪地層鉆進(jìn)相同井段平均機(jī)械有明顯提高。

3.1.3 潼深1井

螺桿類(lèi)型：高效油密封螺桿

井段：4 284.88～4 303.34m，進(jìn)尺88.46m；地層：須家河三段，砂巖、頁(yè)巖、砂礫巖與礫巖；

純鉆時(shí)間：67.5h；平均機(jī)械鉆速：1.31m/h。從機(jī)械鉆速對(duì)比看，使用國(guó)產(chǎn)孕鑲鉆頭+螺桿鉆具組合鉆速上提高了22.43%。

結(jié)論：潼深1井使用高效螺桿共計(jì)進(jìn)尺88.46m，平均機(jī)械鉆速1.31m/h，較國(guó)產(chǎn)孕鑲鉆頭+螺桿鉆具組合及鉆井設(shè)計(jì)該層位平均機(jī)械鉆速0.76m/h均有明顯提高。但是由于使用高效螺桿鉆進(jìn)僅88.46m就出現(xiàn)泵壓下降2～3MPa，加壓高效螺桿無(wú)泵壓變化，螺桿失效，高效螺桿的穩(wěn)定性存在隱患；同時(shí)孕鑲鉆頭配合高效螺桿在使用過(guò)程中泵壓較高，施工風(fēng)險(xiǎn)較大。因此綜合分析可知該高效螺桿在須四段-馬鞍塘組層位的適用性仍需繼續(xù)研究和實(shí)驗(yàn)證明。

3.2 高效螺桿的效益分析

由以上高效螺桿現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況可以看出，高效螺桿較常規(guī)螺桿鉆井在大部分井次中提速效果明顯，且具有良好的地層適用性，從技術(shù)上來(lái)講如果進(jìn)一步加以改進(jìn)完善，對(duì)于常規(guī)螺桿鉆井優(yōu)勢(shì)明顯，可以進(jìn)行推廣使用。

3.2.1 計(jì)算依據(jù)

從經(jīng)濟(jì)效益上來(lái)講，必須通過(guò)進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算出高效螺桿對(duì)比常規(guī)螺桿鉆井的經(jīng)濟(jì)可行性。選取4口現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用高效螺桿的井與相應(yīng)鄰井（或本井設(shè)計(jì)）常規(guī)螺桿鉆進(jìn)的井進(jìn)行效益對(duì)比分析。對(duì)比分析依據(jù)各井實(shí)鉆數(shù)據(jù)及《石油專(zhuān)業(yè)工程定額（西南油區(qū)鉆井工程）》2010年版進(jìn)行。具體統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析見(jiàn)表1：

表1 高效螺桿與鄰井同地層常規(guī)螺桿使用效益計(jì)算對(duì)比

3.2.2 計(jì)算方法

百米鉆井周期=100m÷平均機(jī)械鉆速÷24h；百米鉆井費(fèi)用=百米鉆井周期×（鉆機(jī)日費(fèi)+螺桿日費(fèi)）；高效螺桿較常規(guī)螺桿百米鉆井節(jié)約費(fèi)用值=高效螺桿百米鉆井費(fèi)用-常規(guī)螺桿百米鉆井費(fèi)用；

高效螺桿較常規(guī)螺桿百米鉆井提高效益百分比=高效螺桿較常規(guī)螺桿百米鉆井節(jié)約費(fèi)用值÷常規(guī)螺桿百米鉆井費(fèi)用×100%。

因此，較常規(guī)螺桿鉆井而言，使用高效螺桿能明顯提高機(jī)械鉆速，縮短鉆井周期，從而降低鉆井費(fèi)用，能獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益，建議推廣。

4 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

1）經(jīng)過(guò)四川地區(qū)多口井的應(yīng)用，在大部分井中高效螺桿能充分體現(xiàn)出技術(shù)上壽命長(zhǎng)、動(dòng)力強(qiáng)、適用性好的優(yōu)勢(shì)，較常規(guī)螺桿鉆井能大幅提高機(jī)械鉆速，縮短鉆井周期；

2）從效益分析來(lái)看，高效螺桿的效益主要包括兩個(gè)部分：一是通過(guò)配合高效PDC鉆頭來(lái)提高機(jī)械鉆速，節(jié)約鉆井周期成本；二是通過(guò)提高螺桿使用時(shí)間，減少起下鉆時(shí)間，提高鉆井效率來(lái)減少鉆井成本。

3）高效螺桿的使用還需要匹配高性能的鉆頭才能充分體現(xiàn)出它的性能優(yōu)越性，但高效鉆頭的成本比普通鉆頭高，對(duì)鉆井方來(lái)說(shuō)，相對(duì)增加了鉆頭費(fèi)用。

[1] 王春陽(yáng)，黃繼慶，陸天明，等.螺桿鉆具整機(jī)性能實(shí)驗(yàn)研究[J].鉆采工藝，2010，（1）.

[2] 蘇義腦.螺桿鉆具研究及應(yīng)用[M].北京：石油工業(yè)出版社，2001.

[3] 許斌.螺桿鉆具輸出性能分析與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用研究[D].成都：西南石油大學(xué)，2007.

[4] 陳湖濱，劉同富，裴建忠，等.影響螺桿鉆具工作壽命的使用因素分析[J].鉆采工藝，2009，（1）.

Benefit Analysis of High Efficiency Screw

Liu Jian

At present，the conventional screw device has the advantages of low efficiency，short service life，high failure rate and many screw accidents.The high efficiency screw has the advantages of long service life，high output torque，good temperature resistance and good adaptability.Advantages，in shortening the drilling cycle，improve the drilling rate，saving drilling costs have a significant effect.High efficiency screw in the Sichuan area for the practical application of multiple wells in the technical and economic benefits are significantly better than conventional screw，with a good promotion and application prospects.

high efficiency screw；advantage；benefit analysis

TE243

A

1003-6490（2017）12-0219-02

2017-10-16

劉堅(jiān)（1972—），男，四川西昌人，工程師，主要從事石油工程技術(shù)、石油工程造價(jià)、經(jīng)營(yíng)管理工作。