钻井液润滑性课件.ppt

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1、钻井液润滑性第1页,此课件共26页哦本章要点:本章要点:1、掌握有关的基本概念;2、钻井液润滑的特点、影响因素、常见润滑剂及其作用机理;3、了解钻井液润滑性与钻井的关系钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教案 第二章第二章钻井液工艺原理电子教案第五章第2页,此课件共26页哦上一内容下一内容回主目录前言前言 钻钻井井液液的的润润滑滑性性能能通通常常包包括括泥泥饼饼的的润润滑滑性性能能和和钻钻井井液液这这种种流流体体自自身身的的润润滑滑 性性两两方方面面。钻钻井井液液和和泥泥饼饼的的摩摩阻阻系系数数,是是评评价价钻钻井井液液润润滑滑性性能能的的两两个个主主要要技技术术指指 标标。钻钻井井液液的

2、的润润滑滑性性对对钻钻井井工工作作影影响响很很大大。特特别别是是钻钻超超深深井井、大大斜斜度度井井、水水平平井井和和丛丛式式井井时时,钻钻柱柱的的旋旋转转阻阻力力和和提提拉拉阻阻力力会会大大幅幅度度提提高高。由由于于影影响响钻钻井井扭扭矩矩和和阻阻力力以以及及钻钻具具磨磨损损的的主主要要可可调调节节因因素素是是钻钻井井液液的的润润滑滑性性能能,因因此此钻钻井井液液的的润润滑滑性性能能对对减减少少卡卡钻钻等等井井下下复复杂杂情情况况,保保证证安安全全、快快速速钻钻进进起着至关重要的作用。起着至关重要的作用。第3页,此课件共26页哦钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教案 第二章第二章钻井液的

3、润滑性能 上一内容下一内容回主目录 空空气气与与油油处处于于润润滑滑性性的的两两个个极极端端位位置置,而而水水基基钻钻井井液液的的润润滑滑性性处处于于其其间间。用用Baroid公公司司生生 产产的的钻钻井井液液极极压压润润滑滑仪仪测测定定了了三三种种基基础础流流体体的的摩摩阻阻系系数数(钻钻井井液液摩摩阻阻系系数数相相当当 于于物物理理学学中中的的摩摩擦擦系系数数),空空气气为为0.5,清清水水为为0.35,柴柴油油为为0.07。在在配配制制的的三三类类钻钻井井液液中中,大大部部分分油油基基钻钻井井液液的的摩摩阻阻系系数数在在0.080.09之之间间,各各种种水水基基钻钻井井液液的的摩摩阻阻系

4、系数数在在0.200.35之之间间,如如加加有有油油晶晶或或各各类类润润滑滑剂剂,则则可可降降到到0.10以以下下。这这就就是是我我们们在在定向井、大位移井或复杂井中经常混油的原因。定向井、大位移井或复杂井中经常混油的原因。对对大大多多数数水水基基钻钻井井液液来来说说,摩摩阻阻系系数数维维持持在在0.20左左右右时时可可认认为为是是合合格格的的。但但这这个个标标准准并并不不能能满满足足水水平平井井的的要要求求,对对水水平平井井则则要要求求钻钻井井液液的的摩摩阻阻系系数数应应尽尽 可可能能保保持持在在0.080.10范范围围内内,以以保保持持较较好好的的摩摩阻阻控控制制。因因此此,除除油油基基钻

5、钻井井液液外外,其其它它类类型型钻钻井井液液的的润润滑滑性性能能很很难难满满足足水水平平井井钻钻井井的的需需要要,但但可可以以选选用用有有效效的的润润滑滑剂剂改改善善其其润润滑滑性性能能,以以满满足足实实际际需需要要。近近年年来来开开发发出出的的一一些些新新型型水水基基仿仿油油性性钻钻井井液液,其其摩摩阻阻系系数数可可小小于于0.10,很很接接近近油油基基钻钻井井液液,其其润润滑滑性能可满足水平井钻井的需要。性能可满足水平井钻井的需要。第4页,此课件共26页哦 从提高钻井经济技术指标来讲,润滑性能良好的钻井液有以下优点:从提高钻井经济技术指标来讲,润滑性能良好的钻井液有以下优点:(1)减小钻具

6、的扭矩、磨损和疲劳,延长钻头轴承的寿命;减小钻具的扭矩、磨损和疲劳,延长钻头轴承的寿命;(2)减小钻柱的摩擦阻力,缩短起下钻时间;减小钻柱的摩擦阻力,缩短起下钻时间;(3)能用较小的动力来转动钻具;能用较小的动力来转动钻具;(4)能防粘附卡钻,防止钻头泥包能防粘附卡钻,防止钻头泥包。钻钻井井液液润润滑滑性性好好,可可以以减减少少钻钻头头、钻钻具具及及其其它它配配件件的的磨磨损损,延延长长使使用用寿寿命命,同同时时防防止止粘粘附附卡卡钻钻、减减少少泥泥包包钻钻头头,易易于于处处理理井井下下事事故故等等。在在钻钻井井过过程程中中,由由于于动动力力设设备备有有固固定定功功率率,钻钻柱柱的的抗抗拉拉、

7、抗抗扭扭能能力力以以及及井井壁壁稳稳定定性性都都有有极极限限。若若钻钻井井液液的的润润滑滑性性能能不不好好,会会造造成成钻钻具具回回转转阻阻力力增增大大,起起下下钻钻困困难难,甚甚至至发发生生粘粘附附卡卡钻钻和和断断钻钻具具事事故故;当当钻钻具具回回转转阻阻力力过过大大时时,会会导导致致钻钻具具振振动动,从从而而有有可可能能引引起起钻钻具具断断裂裂和和井井壁失稳。壁失稳。钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教案 第二章第二章钻井液的润滑性能 第5页,此课件共26页哦钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教案 第二章第二章钻井液润滑性的影响因素钻井液润滑性的影响因素 1钻井作业中摩擦现象的

8、特点钻井作业中摩擦现象的特点 随着密封轴承的出现,改善钻井液润滑性能的目的主要是为了降低钻井过程中钻柱的扭随着密封轴承的出现,改善钻井液润滑性能的目的主要是为了降低钻井过程中钻柱的扭矩和阻力。在钻井过程中,按摩擦副表面润滑情况,摩擦可分为以下三种情况:矩和阻力。在钻井过程中,按摩擦副表面润滑情况,摩擦可分为以下三种情况:(1)边边界界摩摩擦擦:两两接接触触面面间间有有一一层层极极薄薄的的润润滑滑膜膜,摩摩擦擦和和磨磨损损不不取取决决润润滑滑剂剂的的粘粘度度,而而是是与与两两表表面面和和润润滑滑剂剂的的特特性性有有关关,如如润润滑滑膜膜的的厚厚度度和和强强度度、粗粗糙糙表表面面的的相相互互作作用

9、用以以及及液液体体中中固固相相颗颗粒粒间间的的相相互互作作用用。有有钻钻井井液液的的情情况况下下,钻钻铤铤在在井井眼眼中中的的运运动动等属边界摩擦。等属边界摩擦。第6页,此课件共26页哦钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教案 第二章第二章钻井液润滑性的影响因素钻井液润滑性的影响因素 (3)流流体体摩摩擦擦:由由两两接接触触面面间间流流体体的的粘粘滞滞性性引引起的摩擦。起的摩擦。(2)干干摩摩擦擦(无无润润滑滑摩摩擦擦):又又称称为为障障碍碍摩摩擦擦,如如空空气气钻钻井井中中钻钻具具与与岩岩石石的的摩摩 擦擦,或或井井壁壁极极不不规规则则情情况况下下,钻钻具具直直接接与与部部分分井井壁壁岩

10、岩石石接接触触时时的摩擦。的摩擦。钻钻井井作作业业中中的的摩摩擦擦现现象象较较为为复复杂杂,摩摩擦擦是是混混合合摩摩擦擦,即即部部分分接接触触面面为为边边界界摩摩擦擦,另另一一 部部分分为为流流体体摩摩擦擦。在在高高负负荷荷边边界界面面上上,塑塑性性表表面面的的边边界界摩摩擦擦更更为为突突出出。在在钻钻井井作作业业中中,摩摩擦擦系系数数是是两两个个滑滑动动或或静静止止表表面面间间的的相相互互作作用用以以及及润润滑滑剂剂所所起起作作用用的的综合体现。综合体现。第7页,此课件共26页哦钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教案 第二章第二章上一内容下一内容回主目录钻井液润滑性的影响因素钻井液润滑

11、性的影响因素 摩摩阻阻力力的的大大小小不不仅仅与与钻钻井井液液的的润润滑滑性性能能有有关关,其其影影响响因因素素还还涉涉及及到到钻钻柱柱、套套管管、地地层层、井井壁壁泥泥饼饼表表面面的的粗粗糙糙度度;接接触触表表面面的的塑塑性性;接接触触表表面面所所承承受受的的负负荷荷;流流体体粘粘度度与与润润滑滑性性;流流体体内内固固相相颗颗粒粒的的含含量量和和大大小小;井井壁壁表表面面泥泥饼饼润润滑滑性性;井井斜斜角角;钻钻柱柱重重量量;静静态态与与动动态态滤滤失失效效应应等等。在在这这些些众众多多的影响因素中,钻井液的润滑性能是主要的可调节因素。的影响因素中,钻井液的润滑性能是主要的可调节因素。2.钻井

12、液润滑性的主要影响因素钻井液润滑性的主要影响因素第8页,此课件共26页哦(1)粘度、密度和固相的影响粘度、密度和固相的影响 随随着着钻钻井井液液固固相相含含量量、密密度度增增加加,通通常常其其粘粘度度、切切力力等等也也会会相相应应增增大大。这这种种情情况况下下,钻钻井井液液的的润润滑滑性性能能也也会会相相应应变变差差。这这时时其其润润滑滑性性能能主主要要取取决决于于固固相相的类型及含量。砂岩和各种加重剂的颗粒具有特别高的研磨性能。的类型及含量。砂岩和各种加重剂的颗粒具有特别高的研磨性能。钻钻井井液液中中固固相相含含量量对对其其润润滑滑性性影影响响很很大大。随随着着钻钻井井液液固固相相含含量量增

13、增加加,除除使使泥泥饼饼粘粘附附性性增增大大外外,还还会会使使泥泥饼饼增增厚厚,易易产产生生压压差差粘粘附附卡卡钻钻。另另外外,固固相相颗颗粒粒尺尺寸寸的的影影响响也也不不可可忽忽视视。研研究究结结果果表表明明,钻钻井井液液在在一一定定时时间间内内通通过过不不断断剪剪切切循循环环,其其固固相相颗颗粒粒尺尺寸寸随随剪剪切切时时间间增增加加而而减减小小,其其结结果果是是双双重重性性的的:钻钻井井液液滤滤失失有有所所减减小小,从从而而钻钻柱柱摩摩阻阻力力也也有有所所降降低低;颗颗粒粒分分散散得得更更细细微微,使使比比表表面面积积增增大大,从从而而造造成成摩摩 阻阻力力增增大大。可可见见,严严格格控控

14、制制钻钻井井液液粘粘土土含含量量,搞搞好好固固相相控控制制和和净净化化,尽尽量量用用低低固固相相钻钻井井液液,是是改改善善和和提提高高钻钻井井液液润润滑滑性性能能的的最最重重要要的的措措施施之之一。一。第9页,此课件共26页哦钻井液润滑性的影响因素钻井液润滑性的影响因素(2)滤失性、岩石条件、地下水和滤液滤失性、岩石条件、地下水和滤液pH值的影响值的影响 致致密密、表表面面光光滑滑、薄薄的的泥泥饼饼具具有有良良好好的的润润滑滑性性能能。降降滤滤失失剂剂和和其其它它改改进进泥泥饼饼质质量量的的处处理理剂剂(比比如如磺磺化化沥沥青青)主主要要是是通通过过改改善善泥泥饼饼质质量量来来改改善善钻钻井井

15、液液的的防防磨磨损损和和润润滑滑性能性能。在在钻钻井井液液条条件件相相同同的的情情况况下下,岩岩石石主主要要是是通通过过影影响响所所形形成成泥泥饼饼的的质质量量以以及及井井壁壁与与钻钻柱柱之之间间接接触触表表面面粗粗糙糙度度而而起起作作用用的的。比比如如说说页页岩岩,在在钻钻井井过过程程中中可可能能会会出出现现锯锯齿齿状状井井眼眼或或糖糖葫葫芦芦井井眼眼,这这种种井井眼眼的的突突出出部部分分,形形成成的的泥泥饼饼质质量量一一般般较较差差,与与钻钻柱柱的的接接触触面面积积比比较较小小,所所以以摩摩擦擦力力就就比比较较大大,而而对对于于渗渗透透性性低低、均均匀匀程度好的地层,泥饼在井壁表面厚度均匀

16、,且比较薄,所以润滑性良好。程度好的地层,泥饼在井壁表面厚度均匀,且比较薄,所以润滑性良好。第10页,此课件共26页哦钻井液润滑性的影响因素钻井液润滑性的影响因素井井底底温温度度、压压差差、地地下下水水和和滤滤液液的的pH值值等等因因素素也也会会在在不不同同程程度度上上影影响响润润滑滑剂剂和和其其它它处处理理剂剂的的作作用用效效能能,从从而而影影响响泥泥饼饼的的质质量量,对对钻钻井井液液的的润润滑滑性性能能产产生生影影响响。温温度度对对处处理理剂剂的的影影响响更更大大一一些些,比比如如磺磺化化沥沥青青,在在小小于于等等于于软软化化点点时时效效果果最最好好,温温度度高高于于其其软软化化点点后后,

17、沥沥青青产产生生软软化化呈呈溶溶液液状状态态,时时取取其其参参与与形形成成泥泥饼饼润润滑滑钻钻具具的的功功效效,所所以以深深井井不不宜宜采采用用低低软软化化点点沥沥青青。有有机机高高分分子子聚聚合合物物在在高高温温作作用用下下,发发生生降降解解,也也会会使使原原有有功功能能丧丧失。失。第11页,此课件共26页哦(3)有机高分子处理剂的影响有机高分子处理剂的影响 许许多多高高分分子子处处理理剂剂都都有有良良好好的的降降滤滤失失、改改善善泥泥饼饼质质量量、减减少少钻钻柱柱摩摩阻阻力力的的作作用用。有有机机高高分分子子处处理理剂剂能能提提高高钻钻井井液液的的润润滑滑性性能能,还还与与其其在在钻钻柱柱

18、和和井井壁壁上上的的吸吸附附能能力力有有关关。吸吸附附膜膜的的形形成成,有有利利于于降降低低井井壁壁与与钻钻柱柱之之间间的的摩摩阻阻力力。某某些些处处理理剂剂,如如聚聚阴阴离离子子纤纤维维素素、磺磺化化酚酚醛醛树树脂脂等等具具有有提提高高钻钻井井液液润润滑滑性性的的作作用用。不不少少高高分分子子化化合合物物通通过过复复配配、共共聚聚等等处处理理,可可成成为为具具有有良良好好润润滑滑性性能能的的润润滑滑材料。材料。钻井液润滑性的影响因素钻井液润滑性的影响因素第12页,此课件共26页哦(4)润滑剂润滑剂 试试验验表表明明,使使用用清清水水作作钻钻井井液液,摩摩擦擦阻阻力力是是较较大大的的。而而往往

19、清清水水中中加加人人千千分分之之一一至至千千分分之之几几的的润润滑滑剂剂(主主要要是是阴阴离离子子表表面面活活性性剂剂)后后,润润滑滑性性能能会会得得到到明明显显改改善善,表表现现为为钻钻具具回回转转工工作作电电流流下下降降很很多多。因因此此,使使用用润润滑滑剂剂是是改改善善钻钻井井液液润润滑滑性性能能、降降低低摩摩擦擦阻阻力力的的主主要要途途径径。因因此此,正正确确地地使使用用润润滑滑剂剂可可以以大大幅幅度度提提高高钻钻井井液液的的防防磨磨损损和和润润滑滑性性能能。钻钻井井液液润润滑滑剂剂品品种种一一般般可可分分为为两两大大类类,即即液液体体类类和和固固体体类类。前前者者如如矿矿物物油油、植

20、植物物油油、原原油油、表表面面活活性性剂剂等等;后后者者如如石石墨墨、塑塑料料小小球球、玻玻璃璃小小球球等等。钻井液润滑性的影响因素钻井液润滑性的影响因素第13页,此课件共26页哦近近年年来来钻钻井井液液润润滑滑剂剂品品种种发发展展最最快快的的是是惰惰性性固固体体类类润润滑滑剂剂,液液体体润润滑滑剂剂中中主主要要发发展展了了高高负负荷荷下下起起作作用用的的极极压压润润滑滑剂剂及及有有利利于于环环境境保保护护的的无无毒毒润润滑滑剂剂;由由于于环环境境保保护护的的原原因,沥青类润滑剂的用量正逐年减少。因,沥青类润滑剂的用量正逐年减少。目目前前,常常用用的的改改善善钻钻井井液液润润滑滑性性能能的的方

21、方法法,主主要要是是通通过过合合理理使使用用润润滑滑剂剂降降低摩阻系数,以及通过改善泥饼质量来增强泥饼的润滑性。低摩阻系数,以及通过改善泥饼质量来增强泥饼的润滑性。钻井液润滑性的影响因素钻井液润滑性的影响因素第14页,此课件共26页哦钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教案 第二章第二章上一内容下一内容回主目录钻井液润滑剂钻井液润滑剂 1对钻井液润滑剂的要求对钻井液润滑剂的要求 国国内内外外对对润润滑滑剂剂的的研研究究范范围围较较广广,其其中中有有各各种种表表面面活活性性剂剂、高高分分子子脂脂肪肪酸酸及其衍生物等。及其衍生物等。钻井液润滑剂的选择应满足下列基本要求:钻井液润滑剂的选择应满足

22、下列基本要求:(1)润滑剂必须能润滑金属表面,并在其表面形成边界膜和次生结构。润滑剂必须能润滑金属表面,并在其表面形成边界膜和次生结构。(2)应与基浆有良好的配伍性,对钻井液的流变性和滤失性不产生不良影响。应与基浆有良好的配伍性,对钻井液的流变性和滤失性不产生不良影响。(3)不降低岩石破碎的效率。不降低岩石破碎的效率。(4)具有良好的热稳定性和耐寒稳定性。具有良好的热稳定性和耐寒稳定性。(5)不腐蚀金属,不损坏密封材料。不腐蚀金属,不损坏密封材料。(6)不污染环境,易于生物降解,价格合理,且来源充足。不污染环境,易于生物降解,价格合理,且来源充足。第15页,此课件共26页哦2钻井液中常用的润滑

23、剂钻井液中常用的润滑剂(1)惰性固体润滑剂)惰性固体润滑剂 塑塑料料小小球球,其其组组成成为为二二乙乙烯烯苯苯与与苯苯乙乙烯烯的的共共聚聚物物。该该产产品品具具有有较较高高的的抗抗压压强强度度,是是一一种种无无毒毒、无无臭臭、无无荧荧光光显显示示、耐耐酸酸、耐耐碱碱、抗抗温温、抗抗压压的的透透明明球球体体,在在钻钻井井液液中中呈呈惰惰性性,不不溶溶于于水水和和油油类类,密密度度为为1.031.05gcm3,可可耐耐温温205以以上上。小小球球粒粒度度分分布布为为:1030目目的的占占4550,30120目目的的占占5055。该该润润滑滑剂剂一一般般可可降降低低扭扭矩矩35左左右右,降降低低起起

24、下下钻钻阻阻力力20左左右右。可可与与水水基基和和油油基基的的各各种种类类型型钻钻井液匹配,是一种较好的润滑剂井液匹配,是一种较好的润滑剂。缺点:成本较高。缺点:成本较高。钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教案 第二章第二章钻井液润滑剂钻井液润滑剂 第16页,此课件共26页哦玻玻璃璃小小球球,代代替替塑塑料料小小球球,也也达达到到了了类类似似的的效效果果。目目前前已已证证明明玻玻璃璃小小球球能能降降低低扭扭矩矩与与阻阻力力。玻玻璃璃小小球球由由于于可可能能起起到到了了类类似似球球轴轴承承作作用用或或可可能能因因埋埋入入泥泥饼,从而降低了泥饼的摩擦系数。饼,从而降低了泥饼的摩擦系数。塑塑料

25、料小小球球和和玻玻璃璃小小球球这这类类固固体体润润滑滑剂剂由由于于受受固固体体尺尺寸寸的的限限制制,在在钻钻井井过过程程中中很很容容易易被被固固控控设设备备清清除除,而而且且在在钻钻杆杆的的挤挤压压或或拍拍打打下下,有有破破坏坏、变变形形的的可可能能,因因此此在在使使用上受到了一定的限制。用上受到了一定的限制。石石墨墨粉粉作作为为润润滑滑剂剂具具有有抗抗高高温温、无无荧荧光光、降降摩摩阻阻效效果果明明显显、加加量量小小、对对钻钻井井液液性能无不良影响等特点。性能无不良影响等特点。钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教案 第二章第二章钻井液润滑剂钻井液润滑剂 第17页,此课件共26页哦弹弹性

26、性石石墨墨无无毒毒、无无腐腐蚀蚀性性,在在高高浓浓度度下下不不会会阻阻塞塞泥泥浆浆马马达达;即即使使在在高高剪剪切切速速率率下下,它它也也不不会会在在钻钻井井液液中中发发生生明明显显的的分分散散。此此外外,它它不不会会影影响响钻钻井井液液的的动动切切力力和和静静切切力力,与与各各种种纤纤维维质质和和矿矿物物混混合合物物具具有有良良好好的的配配伍伍性性。弹弹性性石石墨墨的的独独特特结结构构使使其其能能够够用用于于各各种种钻钻井井液液中中,具具有有降降低低扭扭矩矩、摩摩阻阻和和减减少少磨磨损损的的作作用用。弹弹性性石石墨墨作作为为固固体体润润滑滑剂剂,尤尤其其适适用用于于使使用用常常规规液液体体润

27、润滑滑剂剂效效果果不不大大的的石石灰灰基钻井液。基钻井液。石石墨墨粉粉能能牢牢固固地地吸吸附附(包包括括物物理理和和化化学学吸吸附附)在在钻钻具具和和井井壁壁岩岩石石表表面面,从从而而改改善善摩摩擦擦副副之之间间的的摩摩擦擦状状态态,起起到到降降低低摩摩阻阻的的作作用用;同同时时当当石石墨墨粉粉吸吸附附在在井井壁壁上上,可可以以封封闭闭井壁的微孔隙,因此兼有降低钻井液滤失量和保护储层的作用。井壁的微孔隙,因此兼有降低钻井液滤失量和保护储层的作用。钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教案 第二章第二章钻井液润滑剂钻井液润滑剂 第18页,此课件共26页哦(2)液体类润滑剂液体类润滑剂 该类产品

28、主要有原油、矿物油、植物油和表面活性剂等。该类产品主要有原油、矿物油、植物油和表面活性剂等。液液体体类类润润滑滑剂剂又又可可分分为为油油性性剂剂和和极极压压剂剂,前前者者主主要要在在低低负负荷荷下下起起作作用用,通通常常为为酯酯或或羧羧酸酸;后后者者主主要要在在高高负负荷荷下下起起作作用用,通通常常含含有有硫硫、磷磷、硼硼等等活活性性元元素素。往往往往这这些些含含活活性性元素的润滑剂兼有两种作用,既是油性剂,又是极压剂。元素的润滑剂兼有两种作用,既是油性剂,又是极压剂。性性能能良良好好的的润润滑滑剂剂必必须须具具备备两两个个条条件件,一一是是分分子子的的烃烃链链要要足足够够长长(一一般般碳碳链

29、链R在在C12C18之之间间),不不带带支支链链,以以利利于于形形成成致致密密的的油油膜膜;二二是是吸吸附附基基要要牢牢固固地地吸吸附附在在粘粘土土和和金金属属表表面面上上,以以防防止止油油膜膜脱脱落落。许许多多润润滑滑剂剂大大多多属属于于阴阴离离子子型型表表面面活活性性物物质质,多多含含有有磺磺酸酸基基团团,如如磺磺化化脂脂肪肪醇醇、磺磺化化棉棉子子油油、磺磺化化蓖蓖麻麻油油和和其其它它含含硫硫的的润润滑滑剂剂如如硫硫代代烷烷烃烃琥琥珀珀酸酸(或或酸酸酐酐)的的唑唑啉啉化化合合物物,或或含含酯酯的的脂脂肪肪族族琥琥珀珀酸酸(或或酸酸酐酐)如如十八碳烯琥珀酸酐和二硫代烷基醇等化合物。十八碳烯琥

30、珀酸酐和二硫代烷基醇等化合物。钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教案 第二章第二章钻井液润滑剂钻井液润滑剂 第19页,此课件共26页哦 常常用用润润滑滑剂剂:OP-30、聚聚氧氧乙乙烯烯硬硬脂脂酸酸酯酯-6、甲甲基基磺磺酸酸铅铅(CH3SO3)2Pb和和十十二二烷烷基基苯苯磺磺酸酸三乙醇胺三乙醇胺(ABSN)等。等。虽虽然然非非离离子子活活性性剂剂同同样样具具有有亲亲水水基基(如如聚聚氧氧乙乙烯烯链链),但但它它们们不不能能在在钻钻柱柱表表面面形形成成牢牢固固的的化化学学吸吸附附。因因此此,也也就就不不能能在在钻钻柱柱表表面面形形成成牢牢固固的的憎憎水水非非极极性性(或或油油膜膜)润润滑

31、滑层层。相相对对来来讲讲,润润滑效果较差滑效果较差。如如硬硬水水中中(含含高高价价阳阳离离子子,如如Ca2+、Mg2+等等)使使用用单单一一阴阴离离子子表表面面活活性性剂剂时时,往往往往会会由由于于产产生生高高价价盐盐而而失失效效或或破破乳乳。因因此此,一一般般采采用用以以阴阴离离子子为为主主、非非离离子子为为辅辅的的复复合合型型活活性性剂剂配配方方,可可收收到到了了一一定定的的润润滑滑效效果果,并并同同时时可可以以减减少少外外界界阳阳离离子子的的影影响响。阴阴离离子子表表面面活活性性剂剂需需要要在在碱碱性性介介质质中中才才能能保保持稳定持稳定,阳离子活性剂则相反,而非离子活性剂使用阳离子活性

32、剂则相反,而非离子活性剂使用pH值的范围较大值的范围较大。随随着着环环保保意意识识的的增增强强,无无毒毒可可生生物物降降解解润润滑滑剂剂的的使使用用日日趋趋广广泛泛。该该类类产产品品主主要要是是不不含含芳芳香香烃烃和和双双键键的的有有机机物物,如如以以动动物物油油和和植植物物油油为为原原料料而而制制得得的的脂脂类类有有机机物物或或矿矿物物油油类类。这这类类润润滑滑剂剂无无毒毒或或低毒,不污染环境,不于扰地质录井低毒,不污染环境,不于扰地质录井。钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教案 第二章第二章钻井液润滑剂钻井液润滑剂 第20页,此课件共26页哦钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教

33、案 第二章第二章上一内容下一内容回主目录润滑剂的作用机理润滑剂的作用机理 固固体体润润滑滑剂剂能能够够在在两两接接触触面面之之间间产产生生物物理理分分离离,其其作作用用是是在在摩摩擦擦表表面面上上形形成成一一种种隔隔离离润润滑滑薄薄膜膜,从从而而达达到到减减小小摩摩擦擦、防防止止磨磨损损的的目目的的。多多数数固固体体类类润润滑滑剂剂类类似似于于细细小小滚滚珠珠,可可以以存存在在于于钻钻柱柱与与井井壁壁之之间间,将将滑滑动动摩摩擦擦转转化化为为滚滚动动摩摩擦擦,从从而而可可大大幅幅度度降降低低扭扭矩矩和和阻阻力力。固固体体润润滑滑剂剂在在减减少少带带有有加加硬硬层层工工具具接接头头的的磨磨损损方

34、方面面尤尤其其有有效效,还还特特别别有有利利于于下下尾尾管管、下下套套管管和和旋旋转转套套管管。固固体体类类润润滑滑剂剂的的热热稳稳定定性性、化化学学稳稳定定性性和和防防腐腐蚀蚀能能力力等等良良好好,适适于于在在高高温温、但但转转速速较较低低的的条条件件下下使使用用,缺缺点点是是冷冷却却钻钻具具的的性性能能较差,不适合在高转速条件下使用较差,不适合在高转速条件下使用。(1)惰性固体的润滑机理惰性固体的润滑机理第21页,此课件共26页哦 沥沥青青类类处处理理剂剂主主要要用用于于改改善善泥泥饼饼质质量量和和提提高高其其润润滑滑性性。沥沥青青类类物物质质亲亲水水性性弱弱,亲亲油油性性强强,可可有有效

35、效地地涂涂敷敷在在井井壁壁上上,在在井井壁壁上上形形成成一一层层油油膜膜。这这样样,既既可可减减轻轻钻钻具具对对井井壁壁的的摩摩擦擦,又又可可减减轻轻钻钻具具对对井井壁壁的的冲冲击击作作用用。由由于于沥沥青青类类处处理理剂剂的的作作用用,井井壁壁岩岩石石由由亲亲水水转变为憎水,所以,可阻止滤液向地层渗透。转变为憎水,所以,可阻止滤液向地层渗透。(2)沥青类处理剂的润滑机理沥青类处理剂的润滑机理钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教案 第二章第二章润滑剂的作用机理润滑剂的作用机理第22页,此课件共26页哦 矿矿物物油油、植植物物油油、表表面面活活性性剂剂等等主主要要是是通通过过在在金金属属、

36、岩岩石石和和粘粘土土表表面面形形成成吸吸附附膜膜,使使钻钻柱柱与与井井壁壁岩岩石石接接触触(或或水水膜膜接接触触)产产生生的的固固固固摩摩擦擦,改改变变为为活活性性剂剂非非极极性性端端之之间间或或油油膜膜之之间间的的摩摩擦擦,或或者者通通过过表表面面活活性性剂剂的的非非极极性性端端还还可可再再吸吸附附一一层层油油膜膜。从从而而使使回回转转钻钻柱柱与与岩岩石石之之间间的的摩摩阻阻力力大大大大降降低低,减减少少钻钻具具和和其其它它金金属属部部件件的的磨磨损损,降降低钻具回转阻力。低钻具回转阻力。(3)液体润滑剂的润滑机理液体润滑剂的润滑机理钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教案 第二章第二章

37、润滑剂的作用机理润滑剂的作用机理第23页,此课件共26页哦第三节 粘土的水化膨胀作用钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教案 第二章第二章上一内容下一内容回主目录钻井液润滑性能的评价方法钻井液润滑性能的评价方法 钻钻井井液液和和泥泥饼饼的的摩摩阻阻系系数数,是是常常用用的的两两个个评评价价钻钻井井液液润润滑滑性性能能的的技技术术指指标标。由由于于摩摩阻阻的的大大小小不不仅仅与与钻钻井井液液的的润润滑滑性性能能有有关关,而而且且还还与与钻钻具具和和地地层层接接触触面面的的 粗粗糙糙程程度度,接接触触面面的的塑塑性性变变形形情情况况、钻钻柱柱侧侧向向力力的的大大小小和和分分布布情情况况、钻钻柱

38、柱的的尺尺寸寸 和和旋旋转转速速度度等等因因素素有有关关。因因此此,要要全全面面、客客观观地地评评价价和和测测定定钻钻井井过过程程中中钻钻井井液液和和泥泥饼饼摩摩阻阻系系数数,正正确确地地评评选选钻钻井井液液和和润润滑滑剂剂是是很很困困难难的的。目目前前,国国内内外外对对钻钻井井液液润润滑滑性性能能的的检检测测尚尚无无公公认认的的通通用用仪仪器器和和方方法法,各各种种评评价价方方法法的的客客观观性性尚尚需需进进一一步步提提高高。因因此此,在在目目前前限限定定的的测测试试仪仪器器和和条条件件下下,只只能能从从某某一一侧侧面面评评价价和和优优选选钻钻井井液液基基液液和和润润滑滑剂剂,确定在该条件下

39、的摩阻系数确定在该条件下的摩阻系数。第24页,此课件共26页哦 目目前前实实际际应应用用的的主主要要有有滑滑板板式式泥泥饼饼摩摩阻阻系系数数测测定定仪仪(Mud Cake Sluggish Coefficient meter)、泥泥饼饼粘粘附附系系数数测测定定仪仪(Differential Sticking Tester)、钻钻井井液液极极压压润润滑滑仪仪(Extreme Pressure and Lubricity Tester,简简称称EP润润滑滑仪仪)、润润滑滑性性能能评评价价仪仪(Lubricity Evaluation Monitor,简简称称LEM润润滑滑仪仪)、泥泥饼饼针针人人度

40、度计计(Filter Cake Penetrometer)、井眼摩擦模拟装置以及多种卡钻系数测定仪等。、井眼摩擦模拟装置以及多种卡钻系数测定仪等。在在类类似似钻钻头头轴轴承承工工作作条条件件的的高高比比载载荷荷下下,为为检检验验钻钻井井液液的的润润滑滑性性能能,广广泛泛使使用用四四球摩擦测定仪。而在球摩擦测定仪。而在钻柱和井壁相互接触的低比载荷条件下,广泛使用极压润滑仪。钻柱和井壁相互接触的低比载荷条件下,广泛使用极压润滑仪。多多数数润润滑滑性性能能测测定定仪仪的的基基本本原原理理都都是是通通过过测测定定滑滑动动摩摩擦擦系系数数,或或通通过过测测定定转转动动面面和和静静止止面面之之间间的的扭扭

41、矩矩,或或通通过过测测定定旋旋转转静静止止表表面面的的液液层层所所需需动动力力来来表表示示润润滑滑性性能能。因因此此,通通常常以以摩摩擦擦系系数数、粘粘附附系系数数、扭扭矩矩及及转转动动动动力力作作为为评评价价钻钻井井液液润润滑滑性性能能的的指指标。标。第三节 粘土的水化膨胀作用钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教案 第二章第二章钻井液润滑性能的评价方法钻井液润滑性能的评价方法 第25页,此课件共26页哦1滑板式泥饼摩阻系数测定仪滑板式泥饼摩阻系数测定仪 滑滑板板式式泥泥饼饼摩摩阻阻系系数数测测定定仪仪是是一一种种简简易易的的测测量量泥泥饼饼摩摩阻阻系系数数的的仪仪器器。在在仪仪器器台台

42、面面倾倾斜斜的的条条件件下下,放放在在泥泥饼饼上上的的滑滑块块受受到到向向下下的的重重力力作作用用,当当滑滑块块的的重重力力克克服服泥泥饼饼的的粘粘滞滞力力后后开开始始滑滑动动。测测量量开开始始时时,将将由由滤滤失失试试验验得得到到的的新新鲜鲜泥泥饼饼放放在在仪仪器器台台面面上上,滑滑块块压压在在泥泥饼饼中中心心停停放放5min。然然后后开开动动仪仪器器,使使台台面面升升起起,直直至至滑滑块块开开始始滑滑动动时时为为止止。读读出出台台面面升升起起的的角角度度。此此升升起起角角度度的的正正切切值值即即为为泥泥饼饼的的粘粘滞滞系系数。仪器台面的转动速度为数。仪器台面的转动速度为5.56.5rmin,该仪器的测量精度为,该仪器的测量精度为0.5。第三节 粘土的水化膨胀作用钻井液工艺原理电子教案钻井液工艺原理电子教案 第二章第二章钻井液润滑性能的评价方法钻井液润滑性能的评价方法 第26页,此课件共26页哦

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