高效螺杆的效益分析

刘 坚

（中石化西南石油工程有限公司钻井工程研究院，四川德阳 618000）

高效螺杆的效益分析

刘 坚

（中石化西南石油工程有限公司钻井工程研究院，四川德阳 618000）

目前钻井中普遍应用的常规螺杆装置传动效率低、使用寿命短、故障率高、螺杆事故多等问题较为突出，而高效螺杆具有使用寿命长、输出扭矩高、耐温性强、适应性好等优点，在缩短钻井周期、提高机械钻速，节约钻井成本等方面有着明显效果。高效螺杆在四川地区进行了多口井的实际应用，在技术上与经济效益上都明显优于常规螺杆，具有良好的推广应用前景。

高效螺杆；优点；效益分析

近几年，随着钻井工艺和钻井难度的不断提升，高效螺杆钻具在定向井工艺上得到了大量的推广应用。目前普遍应用的常规螺杆装置传动效率低、使用寿命短、故障率高、螺杆事故多等问题较为突出，针对这种情况我们实验应用了高效螺杆。高效螺杆在缩短钻井周期、提高机械钻速，达到节约钻井成本、提高采油周期等方面有着明显效果，同时，钻井安全性能也大大提高，降低了钻井事故率，并对推广长井段作业用高效螺杆及钻井工具的开发与研究应用具有推动和促进作用。

1 高效螺杆的应用背景

西南油气田川西和川东北区块构造复杂，勘探开发难度高、风险大，多为深井、超深井、大位移井、水平井等特殊工艺井，在保证安全的前提下，迫切需要钻井提速提效。

1.1 川西地区

川西中浅层已到开发后期，属于难动用储量，需要以水平井、分支井开采来提高采收率和单井产量。深层以须四和须二为主要目的层。地层岩性超致密、研磨性强，储层裂缝发育、高矿化度、流体腐蚀性强、气水关系复杂；地层破碎、长裸眼窄密度窗口，井漏问题复杂，多压力系统、超高压异常，钻速低。目前川西地区已经着手海相地层的天然气勘探开发。

1.2 川东北地区

川东北地层地质构造复杂，地层压力高，压力层系多，硫化氢含量高，地层倾角大，井斜问题突出，地层可钻性差，施工风险大。经过近十年来钻井提速工艺技术研究和应用，除二叠系外“PDC+螺杆”钻井工艺技术是西南油气田主要提速技术手段。高效螺杆通过改进橡胶性能，提高万向轴、传动轴材料性能、机加工能力、热处理工艺，可大幅提高高效螺杆的质量和使用寿命，进一步缩钻短了井周期。

2 高效螺杆的特点

高效螺杆主要有以下五个显著特点：①长寿命：单次下井累计循环使用寿命达250～300h；②动力性：螺杆钻具井下输出扭矩较同规格常规螺杆提升40%；③适用性：配合牙轮钻头、PDC钻头均有较高效率；④耐温性能：井下循环温度不低于150℃；⑤适应性：适应于水基、油基等各种泥浆介质。

3 高效螺杆的应用情况及效益分析

3.1 高效螺杆在四川地区的应用及效果

3.1.1 元坝273-1井

螺杆类型：高效等壁厚油密封螺杆；

井段：2 981.22～4 900mm，进尺1 563.92m；地层：上沙-雷三段，砂岩、泥岩为主，含砾岩、页岩、石英，夹层、互层，白云岩。纯钻时间：842.31h；平均机械钻速：1.86m/h。

使用效果：平均机械钻速是邻井地层常规钻井的2.3倍，是工程设计的2倍，实际高效钻井工艺钻井周期62.62d。

结论：创造元坝区块陆相三开上沙至雷三最短钻井周期（上沙至雷三段进尺1 563.92m，钻井周期62.62d，钻头7只）。

3.1.2 新盛1井

螺杆类型：高效油密封螺杆；

井段：1 502～2 612m，进尺1 110m；地层：遂宁组、沙溪庙地层；纯钻时间：155.83h；平均机械钻速：7.12m/h。

(9)由于采用复喷与复挡的湿式除尘设施，所以烟气与锅炉气的外排温度可以尽量降低，不会像布袋除尘那样因操作不当造成温度低而达到水蒸气的露点而使矿粉粘附于布袋使之失效；

新盛1井采用扬州天业高效螺杆复合钻进，新盛1井在遂宁组、沙溪庙地层平均机械钻速为5.10m/h，与邻井高庙2井、高庙3井在遂宁组、沙溪地层钻进相同井段平均机械有明显提高。

3.1.3 潼深1井

螺杆类型：高效油密封螺杆

井段：4 284.88～4 303.34m，进尺88.46m；地层：须家河三段，砂岩、页岩、砂砾岩与砾岩；

纯钻时间：67.5h；平均机械钻速：1.31m/h。从机械钻速对比看，使用国产孕镶钻头+螺杆钻具组合钻速上提高了22.43%。

结论：潼深1井使用高效螺杆共计进尺88.46m，平均机械钻速1.31m/h，较国产孕镶钻头+螺杆钻具组合及钻井设计该层位平均机械钻速0.76m/h均有明显提高。但是由于使用高效螺杆钻进仅88.46m就出现泵压下降2～3MPa，加压高效螺杆无泵压变化，螺杆失效，高效螺杆的稳定性存在隐患；同时孕镶钻头配合高效螺杆在使用过程中泵压较高，施工风险较大。因此综合分析可知该高效螺杆在须四段-马鞍塘组层位的适用性仍需继续研究和实验证明。

3.2 高效螺杆的效益分析

由以上高效螺杆现场应用情况可以看出，高效螺杆较常规螺杆钻井在大部分井次中提速效果明显，且具有良好的地层适用性，从技术上来讲如果进一步加以改进完善，对于常规螺杆钻井优势明显，可以进行推广使用。

3.2.1 计算依据

从经济效益上来讲，必须通过进一步的统计分析，计算出高效螺杆对比常规螺杆钻井的经济可行性。选取4口现场应用高效螺杆的井与相应邻井（或本井设计）常规螺杆钻进的井进行效益对比分析。对比分析依据各井实钻数据及《石油专业工程定额（西南油区钻井工程）》2010年版进行。具体统计对比分析见表1：

表1 高效螺杆与邻井同地层常规螺杆使用效益计算对比

3.2.2 计算方法

百米钻井周期=100m÷平均机械钻速÷24h；百米钻井费用=百米钻井周期×（钻机日费+螺杆日费）；高效螺杆较常规螺杆百米钻井节约费用值=高效螺杆百米钻井费用-常规螺杆百米钻井费用；

高效螺杆较常规螺杆百米钻井提高效益百分比=高效螺杆较常规螺杆百米钻井节约费用值÷常规螺杆百米钻井费用×100%。

因此，较常规螺杆钻井而言，使用高效螺杆能明显提高机械钻速，缩短钻井周期，从而降低钻井费用，能获得较大的经济效益，建议推广。

4 结论及认识

1）经过四川地区多口井的应用，在大部分井中高效螺杆能充分体现出技术上寿命长、动力强、适用性好的优势，较常规螺杆钻井能大幅提高机械钻速，缩短钻井周期；

2）从效益分析来看，高效螺杆的效益主要包括两个部分：一是通过配合高效PDC钻头来提高机械钻速，节约钻井周期成本；二是通过提高螺杆使用时间，减少起下钻时间，提高钻井效率来减少钻井成本。

3）高效螺杆的使用还需要匹配高性能的钻头才能充分体现出它的性能优越性，但高效钻头的成本比普通钻头高，对钻井方来说，相对增加了钻头费用。

[1] 王春阳，黄继庆，陆天明，等.螺杆钻具整机性能实验研究[J].钻采工艺，2010，（1）.

[2] 苏义脑.螺杆钻具研究及应用[M].北京：石油工业出版社，2001.

[3] 许斌.螺杆钻具输出性能分析与现场应用研究[D].成都：西南石油大学，2007.

[4] 陈湖滨，刘同富，裴建忠，等.影响螺杆钻具工作寿命的使用因素分析[J].钻采工艺，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

刘坚（1972—），男，四川西昌人，工程师，主要从事石油工程技术、石油工程造价、经营管理工作。