钻井液润滑性能测试方法探讨

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第9卷第5期钻井液与完井液·67·钻井液润滑性能测试方法的探讨(石油；潘；小画率镛轩宽院’／J摘要为降低水平井钻井扭矩和阻力并为研究高效润滑剂提供依据。简要介绍7钻井液润滑性能评价方法，即测定钻井液摩擦系数的方法，并用E—P极压润滑仪、zc一1型钻井液摩擦系数测定仪及LEM润滑仪。对各种润滑剂在不同摩擦付(两个相互摩擦物体为一对摩擦什)下的摩擦系数进行7测试研究由分析测试得出．钻井中的摩擦主要属干边界摩擦和流体摩擦，润滑剂对不同摩擦付的．阔滑作用和性能不同，摩擦付

2、表面粗糙度直接影响摩擦系数的测量指出7有待解决的问题p、主嗣词钻井流体摩擦糸敷洲试方法摩擦钟；问，卜包，毫#j)D，随着水平钻井或大斜度井钻进作业的广泛普及，解决过大钻井扭矩和提拉阻力的问题越来越显得重要而影响钻井扭矩和阻力的主要可变因素是钻井液的润精性，即钻井液摩擦系数。因此，有必要对室内检测钻井液摩擦系数的方法进行探讨。为此，我们就目前室内不同测试方法进行了对比，并对如何更准确地模拟井下条件，测量钻井液的摩擦系数进行了讨论。一、摩擦系数的测定1．钻井中摩瓣现象的特点按摩擦付(两接触物体称为一对摩擦付)[1表

3、面润精情况，摩擦可分为①干摩擦即无润精摩擦。如空气钻井中钻具与岩石的摩擦；②边界摩擦：两接触面问有一层极薄的润精膜，摩擦和磨损不取决于润精剂的粘度，而是与两表面和润滑剂的特性有关，如粗糙表面的相互作用、液体中固相颗粒表面间的相互作用。钻铤在井眼中的运动及泥浆的流动等均属边界摩擦i③流体摩擦是由流体粘滞性引起的两固体间的摩擦。在钻井作业中摩擦现象较为复杂，影响因素涉及①钻柱、套管、地层、井壁泥饼表面的粗糙度；②表面的塑性；③施加的负荷；④流体粘度；⑤流体内固相颗粒的大小；⑧不同流体渗透过压力表面所承受的负荷}⑦井

4、壁泥饼润精性；⑧井斜角；⑧钻柱部分重量；⑩静态与动态滤失效应等。可以认为，钻进过程中的摩擦是混合摩擦，即部分接触面为边界摩擦。另一部分为流体摩擦在高负荷边界面上，塑性表面的边界摩擦更为突出。摩擦系数定义为摩擦力与法向载荷的比值。在钻井作业中，摩擦系数表现为两个精动或两个静止表面间的相互作用及在此相互作用中润精荆的效应。2．渊定摩擦系致的仪器目前，国内外室内测定钻井液摩擦系数的主要仪器有：E—P极压润滑仪、润滑性评价监视器(LEM仪)、zc—l型钻井液摩擦系数测定器、钻井液润精性试验装置、NR～1型泥浆润滑系数测

5、定仪及MT兀型摩擦机等。E—P极压润糈仪是美国Baroid公司维普资讯http://www.cqvip.com·68·钻井液与完井液992年9月制造的，其工作原理是：用一直流电机带动一个钢环旋转，根据直流电机的电流确定钢环与钢块间的摩擦系数。LEM润滑仪是美国Magcobar泥浆公司设计的，是在模拟钻井动态条件下评价解卡剂、润滑剂的效果，其工作原理是以可调转速的不锈钢轴模拟钻具．用一个环形人造岩心模拟井筒，循环泥浆在内外环形空间形成泥饼，用已知重量的重锤拉不锈钢轴．使之对岩心筒产生侧向应力，观察不同外加载荷r．

6、此不锈钢轴的扭矩变化。zc一】型钻井液摩擦系数测定器是由中南工业大学研制的。该仪器主要由岩心夹持器、回转轴及带弹簧的导杆构成。其测定原理是以岩心模拟井壁，以回转轴模拟钻杆，岩心和其夹持器的自重对回转轴施加·个正压力Ⅳ，而回转轴转动时，岩心与回转轴问产生摩擦力，推动岩心使夹持器右移．压缩弹簧，当弹簧对夹持器的反作用力等于摩擦力F值时，达到_平衡。根据弹簧力学性质和变形大小．可确定岩心与回转轴间的摩擦力F值。根据摩擦系数f=F／N，求出岩心与回转轴间的摩擦系数。NR一1型泥浆润滑系数测定仪是国产产品，其结构太体与美

7、国Baroid型泥浆测定器相似，但前者扭力扳手加压仅0．345硼Pa，后者达1_034m。MTr[型摩擦机是原苏联的研制产品，利用杠杆对岩样加压，通过岩样对金属圆盘加压．钻井液借助金属圆盘被带入摩擦表面．起润滑作甩。根据带动金属圆盘转动的直流电机电流大小，可测出钻井液的摩擦系数。上述几种润滑仪的使用和测试特点见表1。表1润滑仪使用潮试特点仪器名称测试条件摩擦付测定结果E—P捐惜仪转速60r／mIn，压力1-034MP钢，钢，钢，岩石润滑系数LEM润滑仪侧向负荷l9．6～l56．8N．转建60r／m~n钢／岩心扭

8、矩zc—l型测定仪压力：19MPa，滑动建度：1．88～3．77m，s钢／岩石摩擦系数NR一1型润滑仪转速60t／rain，压力0．345MPa钢／钢澜精系数MTTI型摩擦机压力2．27MPa金属／岩石摩擦系数钻井液润}肾性试验装置转速O～600t／aria恻向负荷0ld～0．69瑚P丑钢／钢钢／岩心扭矩二、测试结果及订论我们用E—P极压润精仪、LEM润滑仪及zc一1型钻井液摩擦系数测