高效螺杆在页岩油钻井中的应用

席云龙

摘要：目前我国的油田钻井技术中，一直使用普遍螺杆存在较多的技术弊端，例如，传动效果差、容易出现故障、不能长久使用等情况。在钻井中，使用高效螺杆就可以有效解决普通螺杆的技术问题，实现页岩油钻井工作的有效开展。凭借高效螺杆的优势，像长时间使用、耐高温、适应性强等特点。本文主要讨论高效螺杆在页岩油钻井中的应用研究以及高效螺杆钻具在页岩油钻井中应用优势。

关键词：高效螺杆;页岩油钻井;应用

前言：

随着群众生活质量的提升，对石油以及天然气的需求随之提升。油气田企业需要不断尝试改变原有的生产模式，以期在不断的发展中可以提供社会的能源需求。油气田企业在开采石油期间，不断发展已经有的钻井工艺以及钻井有关的技术，使用高效螺杆可以有效提升页岩油钻井的效率，可以在油气田企业中大力推广。

一、高效螺杆在页岩油钻井中的应用研究

在页岩油钻井期间，由于水平段会随着钻井的深度出现延伸，因此在工作的时候需要选择高效螺杆钻具，然后有效提升复合钻的使用效率，加强井眼的平滑度，并且提升单趟进尺，同时提升螺杆的机械转速[1]。这样经过研究螺杆钻具中的直径、弯角尺寸、扶正器尺寸，可以充分分析出水平井稳斜的影响元素，这样可以有效选择高效的螺杆钻具组合工具，有效提升页岩油钻井的质量。但是经过充分分析钻井中的综合摩阻数值以及屈曲数值就可以发现，假如螺杆的尺寸比较大，这样在钻井的时候使用的螺杆钻具就比较容易出现屈曲。假如螺杆钻具的尺寸比较小，更不能满足钻井时候对强度的要求，还是容易造成钻井的空间较大，形成岩屑床，这样严重的影响页岩油钻井中的施工水准[2]。经过多种形式的计算可以明确，不同的螺杆尺寸中钻具在工作中环空精华能力有不同的影响。直径16厘米、直径17厘米、直径19厘米的螺杆钻具的携带页岩比例分别是0.451、0.621、0.701，假如在钻井期间想要达到比较好的钻井净化程度，就要保证携岩比例大于0.5数值。假如钻井期间将油井的斜度在90°，保证钻压定位80KN，并且将螺杆钻具的转速设定在60r/min的等值条件，对螺杆钻具不同弯度以及扶正器的尺寸对稳斜能力的影响，这样可以经过数值的模拟计算出螺杆钻具以及结构弯度的度数以及扶正器的尺寸影响着钻井时产生的井斜。也就是说，在页岩油钻井中为了提升工作的效率，需要使用钻头是七头、马达级数在六级、螺杆钻具的外径在172毫米的中高速、大功率的螺杆钻具。因为这样螺杆钻具的橡胶部分使用的就是硬质的橡胶材料，在钻井时候工作性能相对稳定，在转动的时候产生的转速有很小的波动，还有钻井时候的扭矩也会增加，延长使用的时间。

二、高效螺杆钻具在页岩油钻井中的应用优点

螺杆钻具属于钻井中常用的一种关键设备，随着社会的不断发展以及科学技术的进步，研发出新型材料以及使用新型技术，提升螺杆钻具有关配套的零部件质量，但是在前苏联的一所研究院成功的研制出扭矩较大且转速低的多头螺杆钻井工具，经过研究这样的工具，就可以有效提升钻井的效率。

第一，拥有耐油基的作用，在页岩油钻井技术中，通常开采的油气田介质基本上都是水基钻井液，而页岩又是非常清脆的矿物质，假如遇到水等液体机会出现膨胀[3]。因此不能使用水机钻井液，假如这个时候使用水机钻井液就会使井眼出现垮塌，还有水机钻井液比较容易堵塞井眼，然后影响生产效率。我国在开采页岩油气的时候使用油基钻井液，但是一般的螺杆在钻井的时候会由于有机钻井液中含有柴油成分导致内部使用的橡胶材质工具产生体积变大的现象，一般情况下，普通的螺杆钻具会降低钻井期间的机械效率，致使橡胶部位出现开离、但是高效螺杆钻具由于使用新型的材料，因此在钻井期间拥有耐油基的功能，提升钻井的效率。

第二，可以使用较长的时间，在使用普通螺杆钻具的时候，因为钻井的摩擦力以及阻力因素，还有钻井时候的高温、油基等等原因的影响，对螺杆钻具的使用时间有一定的影响[4]。因此需要不断改进普通螺杆的转动轴的机械构架，使用合金推理轴承替代传统的串轴承零件，还要改善螺杆钻具的润滑条件。打个比方，可以在径向轴承的两头应用到油密封的构架，使轴承的轴向以及径向实现有润滑，增加螺杆钻具的使用时间，提升工作的稳定性。

第三，拥有耐高温的功能，在页岩油钻井的开发中，因为钻井的时候会增加井眼的深度，进一步提升周围地层的温度，只要周围地层的温度提升也会提升井底的温度。由于在页岩油钻井的时候，经常都是深井以及超深井，因此温度一般会提升在170℃。所以在神经以及超深井中，出现高温会增加橡胶的磨损程度，使螺杆钻具中的橡胶受到伤害。在使用高效螺杆的时候，会有较强的耐高温性，更好的适应井底的高温环境。有关的理论计算中，就可以使用阿累尼乌斯计算公式计算螺杆橡胶的损害以及高温之间的关联、在螺杆中的橡胶制品中，想要耐高温就需要对高分子结构的使用、建立硫化体制、使用防老剂有足够的考虑，高速螺杆使用丁晴橡胶以及适用于高温环境的硫化体制。

第四，拥有较大的扭矩，螺杆钻具是借助钻井液的动能转变成旋转钻头破碎岩石的机械能力的钻具。因为螺杆钻具在工作的时候承担较大的负荷，钻井的时候因为螺杆钻具和井壁之间存在较大的摩擦力，因此会增加工作时候的阻力，螺杆钻具的扭矩成為提升钻井效率的渠道。在钻井期间，完善马达的线型，不断增加马达的压力降，会增加钻压，因此螺杆的压力值会随之提升，同时提升螺杆输出的扭矩，这就是高效螺杆扭矩提升的原理。因为使用高效螺杆钻具的使用可以有效提升页岩油钻井的扭矩，提升钻井的效率，为企业经济发展做贡献。

结语：

总而言之，在页岩油钻井中使用高效螺杆，因为其有明显的优势，可以提升钻井时候的使用时间，在单次下井循环使用的时候，其寿命可以长达十天左右，还有较强的动力，在页岩油层钻井的时候使用高效螺杆可以保证扭矩提升四分之一的动力。高效螺杆还有较强的耐高温作用，可以在大于170℃的环境中稳定工作。因此在复杂的钻井作业中使用高效螺杆可以提升工作的效率。

参考文献：

[1]孙所栋. 高效螺杆在页岩油钻井中的应用[J]. 清洗世界，2021，37（03）：102-103.

[2]周磊，李应新，于贵健等. 高效螺杆在吉木萨尔页岩油钻井中的应用[J]. 化工管理，2020，（16）：170-171.

[3]刘坚. 高效螺杆的效益分析[J]. 化工设计通讯，2017，43（12）：219-220.

[4]李绍文. 高效大直径小长径比螺杆在编织袋生产中的应用[J]. 企业科技与发展，2013，（13）：45-46.