开采页岩气对螺杆钻具性能要求

随着世界石油天然气需求量的增加和常规石油天然气产量的下降，具有巨大资源潜力的非常规石油越来越受到各国的重视。目前我国能源形势严峻，对国外油气的依赖程度逐年提高。一旦国际形势发生变化，将严重威胁我国的能源安全。非常规石油和天然气的储量远远超过常规油气储量，而非常规天然气的3种主要类型---- 致密气、煤层气和页岩气---- 仅仅是常规天然气可采资源的3到4倍。非常规石油和天然气资源总量巨大，对保障能源安全、稳定能源供应具有重要意义。

页岩气是从有机页岩中提取的一种非常规天然气。主要储存在页岩烃源岩中，如页岩夹层和粉砂岩中。页岩气作为我国新能源领域的重点开发对象，其开发利用得到了国家的高度重视。螺杆钻机是页岩气开采的关键设备之一。改善常规螺杆钻机的性能，可以有效地提高页岩气开采效率。

耐油基。普通油气田的开采工作介质为水基钻井液，而页岩是脆性矿物，遇水膨胀，若采用水基钻井液则容易出现导致井眼垮塌，并且水基钻井液易引起交通堵塞，影响企业产能。因此，目前我国国内研究页岩气开采技术主要采用油基钻井液。常规螺杆钻具在含有需要大量生物柴油成分的油基钻井液环境下，由于其内部的橡胶复合材料方面不具备耐油基性能，易使橡胶发展产生一个较大的体积膨胀，从而可以降低螺杆钻具的物理学习机械系统性能，导致橡胶剥落，对螺杆钻具的使用网络寿命问题具有相对较大社会影响。

耐高温性。在钻井过程中，垂直井深的增加和地层温度梯度的异常会导致井底温度的升高。高温会加重各种不利因素对定子橡胶的损伤，降低电机的使用寿命。因此，螺杆钻具中的定子橡胶必须具有一定的耐热性，以适应井底的高温环境。橡胶的高分子结构、硫化体系、抗老化剂和增塑剂决定了橡胶的耐温性。对于螺杆钻机用丁腈橡胶，最重要的是选择合适的硫化体系。

高扭矩。螺杆扭矩越大，可以在现场施加更大的钻头，以提供更稳定的速度和更大的破岩能力，从而提高机械钻速。另外，扭矩大的螺杆不易堵塞钻头，使用寿命也会延长。

长寿命。页岩气开采过程中，井身轨迹复杂，负荷不断变化，对螺杆钻具存在一定的轴向和径向冲击载荷，且常规螺杆钻具传动轴一般采用钻井液润滑，对轴承存在磨损，影响螺杆钻具的使用寿命。因此，迫切需要提高螺杆钻具的工作可靠性，延长其在页岩气开采过程中的工作寿命。