高效螺桿在頁巖油鉆井中的應(yīng)用

席云龍

摘要：目前我國的油田鉆井技術(shù)中，一直使用普遍螺桿存在較多的技術(shù)弊端，例如，傳動效果差、容易出現(xiàn)故障、不能長久使用等情況。在鉆井中，使用高效螺桿就可以有效解決普通螺桿的技術(shù)問題，實現(xiàn)頁巖油鉆井工作的有效開展。憑借高效螺桿的優(yōu)勢，像長時間使用、耐高溫、適應(yīng)性強等特點。本文主要討論高效螺桿在頁巖油鉆井中的應(yīng)用研究以及高效螺桿鉆具在頁巖油鉆井中應(yīng)用優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：高效螺桿;頁巖油鉆井;應(yīng)用

前言：

隨著群眾生活質(zhì)量的提升，對石油以及天然氣的需求隨之提升。油氣田企業(yè)需要不斷嘗試改變原有的生產(chǎn)模式，以期在不斷的發(fā)展中可以提供社會的能源需求。油氣田企業(yè)在開采石油期間，不斷發(fā)展已經(jīng)有的鉆井工藝以及鉆井有關(guān)的技術(shù)，使用高效螺桿可以有效提升頁巖油鉆井的效率，可以在油氣田企業(yè)中大力推廣。

一、高效螺桿在頁巖油鉆井中的應(yīng)用研究

在頁巖油鉆井期間，由于水平段會隨著鉆井的深度出現(xiàn)延伸，因此在工作的時候需要選擇高效螺桿鉆具，然后有效提升復(fù)合鉆的使用效率，加強井眼的平滑度，并且提升單趟進尺，同時提升螺桿的機械轉(zhuǎn)速[1]。這樣經(jīng)過研究螺桿鉆具中的直徑、彎角尺寸、扶正器尺寸，可以充分分析出水平井穩(wěn)斜的影響元素，這樣可以有效選擇高效的螺桿鉆具組合工具，有效提升頁巖油鉆井的質(zhì)量。但是經(jīng)過充分分析鉆井中的綜合摩阻數(shù)值以及屈曲數(shù)值就可以發(fā)現(xiàn)，假如螺桿的尺寸比較大，這樣在鉆井的時候使用的螺桿鉆具就比較容易出現(xiàn)屈曲。假如螺桿鉆具的尺寸比較小，更不能滿足鉆井時候?qū)姸鹊囊?，還是容易造成鉆井的空間較大，形成巖屑床，這樣嚴重的影響頁巖油鉆井中的施工水準[2]。經(jīng)過多種形式的計算可以明確，不同的螺桿尺寸中鉆具在工作中環(huán)空精華能力有不同的影響。直徑16厘米、直徑17厘米、直徑19厘米的螺桿鉆具的攜帶頁巖比例分別是0.451、0.621、0.701，假如在鉆井期間想要達到比較好的鉆井凈化程度，就要保證攜巖比例大于0.5數(shù)值。假如鉆井期間將油井的斜度在90°，保證鉆壓定位80KN，并且將螺桿鉆具的轉(zhuǎn)速設(shè)定在60r/min的等值條件，對螺桿鉆具不同彎度以及扶正器的尺寸對穩(wěn)斜能力的影響，這樣可以經(jīng)過數(shù)值的模擬計算出螺桿鉆具以及結(jié)構(gòu)彎度的度數(shù)以及扶正器的尺寸影響著鉆井時產(chǎn)生的井斜。也就是說，在頁巖油鉆井中為了提升工作的效率，需要使用鉆頭是七頭、馬達級數(shù)在六級、螺桿鉆具的外徑在172毫米的中高速、大功率的螺桿鉆具。因為這樣螺桿鉆具的橡膠部分使用的就是硬質(zhì)的橡膠材料，在鉆井時候工作性能相對穩(wěn)定，在轉(zhuǎn)動的時候產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速有很小的波動，還有鉆井時候的扭矩也會增加，延長使用的時間。

二、高效螺桿鉆具在頁巖油鉆井中的應(yīng)用優(yōu)點

螺桿鉆具屬于鉆井中常用的一種關(guān)鍵設(shè)備，隨著社會的不斷發(fā)展以及科學技術(shù)的進步，研發(fā)出新型材料以及使用新型技術(shù)，提升螺桿鉆具有關(guān)配套的零部件質(zhì)量，但是在前蘇聯(lián)的一所研究院成功的研制出扭矩較大且轉(zhuǎn)速低的多頭螺桿鉆井工具，經(jīng)過研究這樣的工具，就可以有效提升鉆井的效率。

第一，擁有耐油基的作用，在頁巖油鉆井技術(shù)中，通常開采的油氣田介質(zhì)基本上都是水基鉆井液，而頁巖又是非常清脆的礦物質(zhì)，假如遇到水等液體機會出現(xiàn)膨脹[3]。因此不能使用水機鉆井液，假如這個時候使用水機鉆井液就會使井眼出現(xiàn)垮塌，還有水機鉆井液比較容易堵塞井眼，然后影響生產(chǎn)效率。我國在開采頁巖油氣的時候使用油基鉆井液，但是一般的螺桿在鉆井的時候會由于有機鉆井液中含有柴油成分導(dǎo)致內(nèi)部使用的橡膠材質(zhì)工具產(chǎn)生體積變大的現(xiàn)象，一般情況下，普通的螺桿鉆具會降低鉆井期間的機械效率，致使橡膠部位出現(xiàn)開離、但是高效螺桿鉆具由于使用新型的材料，因此在鉆井期間擁有耐油基的功能，提升鉆井的效率。

第二，可以使用較長的時間，在使用普通螺桿鉆具的時候，因為鉆井的摩擦力以及阻力因素，還有鉆井時候的高溫、油基等等原因的影響，對螺桿鉆具的使用時間有一定的影響[4]。因此需要不斷改進普通螺桿的轉(zhuǎn)動軸的機械構(gòu)架，使用合金推理軸承替代傳統(tǒng)的串軸承零件，還要改善螺桿鉆具的潤滑條件。打個比方，可以在徑向軸承的兩頭應(yīng)用到油密封的構(gòu)架，使軸承的軸向以及徑向?qū)崿F(xiàn)有潤滑，增加螺桿鉆具的使用時間，提升工作的穩(wěn)定性。

第三，擁有耐高溫的功能，在頁巖油鉆井的開發(fā)中，因為鉆井的時候會增加井眼的深度，進一步提升周圍地層的溫度，只要周圍地層的溫度提升也會提升井底的溫度。由于在頁巖油鉆井的時候，經(jīng)常都是深井以及超深井，因此溫度一般會提升在170℃。所以在神經(jīng)以及超深井中，出現(xiàn)高溫會增加橡膠的磨損程度，使螺桿鉆具中的橡膠受到傷害。在使用高效螺桿的時候，會有較強的耐高溫性，更好的適應(yīng)井底的高溫環(huán)境。有關(guān)的理論計算中，就可以使用阿累尼烏斯計算公式計算螺桿橡膠的損害以及高溫之間的關(guān)聯(lián)、在螺桿中的橡膠制品中，想要耐高溫就需要對高分子結(jié)構(gòu)的使用、建立硫化體制、使用防老劑有足夠的考慮，高速螺桿使用丁晴橡膠以及適用于高溫環(huán)境的硫化體制。

第四，擁有較大的扭矩，螺桿鉆具是借助鉆井液的動能轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)鉆頭破碎巖石的機械能力的鉆具。因為螺桿鉆具在工作的時候承擔較大的負荷，鉆井的時候因為螺桿鉆具和井壁之間存在較大的摩擦力，因此會增加工作時候的阻力，螺桿鉆具的扭矩成為提升鉆井效率的渠道。在鉆井期間，完善馬達的線型，不斷增加馬達的壓力降，會增加鉆壓，因此螺桿的壓力值會隨之提升，同時提升螺桿輸出的扭矩，這就是高效螺桿扭矩提升的原理。因為使用高效螺桿鉆具的使用可以有效提升頁巖油鉆井的扭矩，提升鉆井的效率，為企業(yè)經(jīng)濟發(fā)展做貢獻。

結(jié)語：

總而言之，在頁巖油鉆井中使用高效螺桿，因為其有明顯的優(yōu)勢，可以提升鉆井時候的使用時間，在單次下井循環(huán)使用的時候，其壽命可以長達十天左右，還有較強的動力，在頁巖油層鉆井的時候使用高效螺桿可以保證扭矩提升四分之一的動力。高效螺桿還有較強的耐高溫作用，可以在大于170℃的環(huán)境中穩(wěn)定工作。因此在復(fù)雜的鉆井作業(yè)中使用高效螺桿可以提升工作的效率。

參考文獻：

[1]孫所棟. 高效螺桿在頁巖油鉆井中的應(yīng)用[J]. 清洗世界，2021，37（03）：102-103.

[2]周磊，李應(yīng)新，于貴健等. 高效螺桿在吉木薩爾頁巖油鉆井中的應(yīng)用[J]. 化工管理，2020，（16）：170-171.

[3]劉堅. 高效螺桿的效益分析[J]. 化工設(shè)計通訊，2017，43（12）：219-220.

[4]李紹文. 高效大直徑小長徑比螺桿在編織袋生產(chǎn)中的應(yīng)用[J]. 企業(yè)科技與發(fā)展，2013，（13）：45-46.