高效螺桿在頁巖油鉆井中的應用

席云龍

摘要：目前我國的油田鉆井技術中，一直使用普遍螺桿存在較多的技術弊端，例如，傳動效果差、容易出現故障、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問題，實現頁巖油鉆井工作的有效開展。憑借高效螺桿的優勢，像長時間使用、耐高溫、適應性強等特點。本文主要討論高效螺桿在頁巖油鉆井中的應用研究以及高效螺桿鉆具在頁巖油鉆井中應用優勢。

關鍵詞：高效螺桿;頁巖油鉆井;應用

前言：

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

一、高效螺桿在頁巖油鉆井中的應用研究

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速[1]。這樣經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量。但是經過充分分析鉆井中的綜合摩阻數值以及屈曲數值就可以發現，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屈曲。假如螺桿鉆具的尺寸比較小，更不能滿足鉆井時候對強度的要求，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速設定在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斜能力的影響，這樣可以經過數值的模擬計算出螺桿鉆具以及結構彎度的度數以及扶正器的尺寸影響著鉆井時產生的井斜。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的橡膠材料，在鉆井時候工作性能相對穩定，在轉動的時候產生的轉速有很小的波動，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用優點

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

第一，擁有耐油基的作用，在頁巖油鉆井技術中，通常開采的油氣田介質基本上都是水基鉆井液，而頁巖又是非常清脆的礦物質，假如遇到水等液體機會出現膨脹[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垮塌，還有水機鉆井液比較容易堵塞井眼，然后影響生產效率。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致內部使用的橡膠材質工具產生體積變大的現象，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動軸的機械構架，使用合金推理軸承替代傳統的串軸承零件，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用到油密封的構架，使軸承的軸向以及徑向實現有潤滑，增加螺桿鉆具的使用時間，提升工作的穩定性。

第三，擁有耐高溫的功能，在頁巖油鉆井的開發中，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℃。所以在神經以及超深井中，出現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，更好的適應井底的高溫環境。有關的理論計算中，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聯、在螺桿中的橡膠制品中，想要耐高溫就需要對高分子結構的使用、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變成旋轉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，為企業經濟發展做貢獻。

結語：

總而言之，在頁巖油鉆井中使用高效螺桿，因為其有明顯的優勢，可以提升鉆井時候的使用時間，在單次下井循環使用的時候，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℃的環境中穩定工作。因此在復雜的鉆井作業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用[J]. 清洗世界，2021，37（03）：102-103.

[2]周磊，李應新，于貴健等. 高效螺桿在吉木薩爾頁巖油鉆井中的應用[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中的應用[J]. 企業科技與發展，2013，（13）：45-46.