本發(fā)明涉及一種鉆井液潤(rùn)滑性能測(cè)試裝置，屬于石油工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、鉆井液潤(rùn)滑性能的準(zhǔn)確有效評(píng)價(jià)是潤(rùn)滑劑研發(fā)和鉆井液潤(rùn)滑性能表征的關(guān)鍵因素之一，現(xiàn)有技術(shù)針對(duì)鉆井液潤(rùn)滑性的評(píng)價(jià)方法主要有極壓潤(rùn)滑儀、lem系列潤(rùn)滑儀、泥餅粘滯系數(shù)測(cè)定儀、泥餅粘附系數(shù)測(cè)定儀等。

2、其中，極壓潤(rùn)滑儀是目前國(guó)外使用最普遍的評(píng)價(jià)鉆井液潤(rùn)滑性的儀器。極壓潤(rùn)滑儀是通過模擬鉆具轉(zhuǎn)速和鉆具所承受的井眼壓力，來(lái)測(cè)量鉆井液潤(rùn)滑性能的專用潤(rùn)滑性分析儀，是目前對(duì)鉆井液潤(rùn)滑性評(píng)價(jià)可靠性較高的分析儀器，被api石油學(xué)會(huì)確定為實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法，然而，使用極壓潤(rùn)滑儀測(cè)試鉆井液的潤(rùn)滑性，測(cè)定的是在鉆井液環(huán)境下金屬與金屬之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦系數(shù)，并不能真實(shí)模擬鉆井過程中鉆具與井壁巖石表面間的摩擦，此外，極壓潤(rùn)滑儀只能室溫常壓下測(cè)定鉆井液的摩阻系數(shù)，因此也無(wú)法模擬井下高溫、高壓環(huán)境以及鉆井液循環(huán)狀態(tài)下的摩擦。

3、lem系列潤(rùn)滑儀最早是由美國(guó)mi泥漿公司設(shè)計(jì)的，是在模擬鉆井動(dòng)態(tài)條件下評(píng)價(jià)解卡劑、潤(rùn)滑劑以及鉆井液潤(rùn)滑性的專用儀器，這種儀器較好地模擬了井下鉆具與巖石間的相互摩擦關(guān)系，但該儀器與現(xiàn)有潤(rùn)滑性測(cè)試儀器測(cè)試結(jié)果無(wú)法比對(duì)，儀器操作復(fù)雜、使用步驟繁瑣、測(cè)試耗時(shí)時(shí)間長(zhǎng)、體積大質(zhì)量重、需要鉆井液樣品量大，操作非常繁瑣。

4、泥餅粘滯系數(shù)測(cè)定儀是在滑板式潤(rùn)滑測(cè)定儀的基礎(chǔ)上改進(jìn)的，該儀器獲得的數(shù)據(jù)是泥餅的潤(rùn)滑性，但是泥餅表面狀態(tài)受溫度、濕度、以及放置在空氣中的時(shí)間影響很大，因此測(cè)定的數(shù)據(jù)重復(fù)性與規(guī)律性較差，且手動(dòng)操作，準(zhǔn)確掌握轉(zhuǎn)動(dòng)平衡點(diǎn)誤差大，測(cè)試條件不平行，導(dǎo)致其試驗(yàn)結(jié)果不理想。泥餅粘附系數(shù)測(cè)定儀模擬了壓差卡鉆的實(shí)驗(yàn)條件，通過測(cè)定壓盤在泥餅上轉(zhuǎn)動(dòng)的力與壓盤加壓在物體上的力之比，該儀器能夠在一定程度上反映了鉆井液防卡能力的大小，但是在壓下粘附盤與泥餅粘實(shí)的過程中容易將鉆井液中的起泡擠壓在兩者之間，且由于操作者自身誤差，不能保證形成的泥餅完全均一，導(dǎo)致數(shù)據(jù)重復(fù)性較差，該儀器只能測(cè)定泥餅表面的潤(rùn)滑性，而無(wú)法測(cè)定鉆井液的潤(rùn)滑性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種鉆井液潤(rùn)滑性能測(cè)試裝置，解決現(xiàn)有鉆井液潤(rùn)滑性能評(píng)價(jià)只能在室溫常壓下測(cè)定鉆井液的摩阻系數(shù)、能夠模擬高溫高壓條件的評(píng)價(jià)儀器又存在操作繁瑣、樣品配置復(fù)雜等局限性問題。

2、本發(fā)明提出了一種鉆井液潤(rùn)滑性能測(cè)試裝置，包括：

3、測(cè)試釜，所述測(cè)試釜包括釜體和釜蓋；

4、設(shè)置在所述測(cè)試釜上的轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)包括能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬摩擦柱；以及

5、設(shè)置在所述測(cè)試釜內(nèi)部的滑塊夾持裝置，所述滑塊夾持裝置上安裝巖石滑塊，所述巖石滑塊接觸所述金屬摩擦柱并能夠在金屬摩擦柱上施加一定的壓力；

6、其中，所述測(cè)試釜內(nèi)填充鉆井液，所述金屬摩擦柱轉(zhuǎn)動(dòng)而與所述巖石滑塊發(fā)生摩擦。

7、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述測(cè)試釜上設(shè)置有檢測(cè)系統(tǒng)，所述檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)所述金屬摩擦柱與所述巖石滑塊摩擦?xí)r的數(shù)據(jù)；

8、所述測(cè)試釜還連接有控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)連接所述檢測(cè)系統(tǒng)并根據(jù)所述檢測(cè)系統(tǒng)計(jì)算鉆井液潤(rùn)滑性能。

9、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述測(cè)試釜上設(shè)置有加壓系統(tǒng)，所述加壓系統(tǒng)包括為測(cè)試釜的內(nèi)部加壓的第一加壓機(jī)構(gòu)，以及為所述滑塊夾持裝置加壓的第二加壓機(jī)構(gòu)；

10、所述加壓系統(tǒng)連接控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)通過所述第一加壓機(jī)構(gòu)控制所述測(cè)試釜內(nèi)的壓力，所述控制系統(tǒng)通過所述第二加壓機(jī)構(gòu)控制所述巖石滑塊與所述金屬摩擦柱之間的壓力。

11、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述測(cè)試釜上設(shè)置有加熱裝置，所述加熱裝置連接所述控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)通過所述加熱裝置控制測(cè)試釜內(nèi)的溫度。

12、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在測(cè)試釜外部的電機(jī)，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)軸連接所述金屬摩擦柱，所述金屬摩擦柱的端部通過測(cè)試釜上的轉(zhuǎn)動(dòng)連接口設(shè)置在所述測(cè)試釜的內(nèi)部。

13、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)連接口上設(shè)置有若干軸承和轉(zhuǎn)動(dòng)密封機(jī)構(gòu)。

14、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括設(shè)置在所述轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)上的扭矩傳感器、設(shè)置在所述第一加壓機(jī)構(gòu)上的第一壓力指示器、設(shè)置在所述第二加壓機(jī)構(gòu)上的第二壓力指示器以及設(shè)置在測(cè)試釜內(nèi)的溫度傳感器。

15、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述第一加壓機(jī)構(gòu)包括第一氣源，所述第一氣源通過第一管線連接所述測(cè)試釜，所述第一管線上設(shè)置有第一壓力指示器和第一調(diào)節(jié)閥；

16、并且所述第一管線上還設(shè)置有線壓指示器和第一放氣閥。

17、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述第一管線上設(shè)置有換向閥，所述換向閥上連接有支管線；所述支管線上設(shè)置有精確調(diào)節(jié)閥和精確顯示指示器。

18、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述第二加壓機(jī)構(gòu)包括第二氣源，所述第二氣源通過第二管線連接所述滑塊夾持裝置，所述第二管線上設(shè)置有第二壓力指示器、第二調(diào)節(jié)閥以及第二放氣閥。

19、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述控制系統(tǒng)包括還包括主機(jī)，所述主機(jī)上設(shè)置有主機(jī)外殼，在主機(jī)外殼上設(shè)置有控制面板。

20、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述測(cè)試釜的下部設(shè)置有放液閥。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

22、本發(fā)明所述鉆井液潤(rùn)滑性能測(cè)試裝置，解決現(xiàn)有鉆井液潤(rùn)滑性能評(píng)價(jià)只能在室溫常壓下測(cè)定鉆井液的摩阻系數(shù)、能夠模擬高溫高壓條件的評(píng)價(jià)儀器操作繁瑣、樣品配置復(fù)雜等局限性問題。

23、本發(fā)明所述鉆井液潤(rùn)滑性能測(cè)試裝置，是一套耐溫180℃、耐壓7mpa的高溫高壓潤(rùn)滑評(píng)價(jià)設(shè)備，能夠測(cè)試金屬-巖石之間的極壓潤(rùn)滑系數(shù)。其操作簡(jiǎn)單、測(cè)試耗時(shí)短、試樣配置方便，可突破現(xiàn)有技術(shù)的局限，能夠測(cè)試高溫高壓下金屬-巖石之間的潤(rùn)滑系數(shù)

技術(shù)特征：

1.一種鉆井液潤(rùn)滑性能測(cè)試裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液潤(rùn)滑性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述測(cè)試釜(1)上設(shè)置有檢測(cè)系統(tǒng)，所述檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)所述金屬摩擦柱(22)與所述巖石滑塊(31)摩擦?xí)r的數(shù)據(jù)；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉆井液潤(rùn)滑性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述測(cè)試釜(1)上設(shè)置有加壓系統(tǒng)，所述加壓系統(tǒng)包括為測(cè)試釜(1)的內(nèi)部加壓的第一加壓機(jī)構(gòu)(4)，以及為所述滑塊夾持裝置(3)加壓的第二加壓機(jī)構(gòu)(5)；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆井液潤(rùn)滑性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述測(cè)試釜(1)上設(shè)置有加熱裝置，所述加熱裝置連接所述控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)通過所述加熱裝置控制測(cè)試釜(1)內(nèi)的溫度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉆井液潤(rùn)滑性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)(2)包括設(shè)置在測(cè)試釜(1)外部的電機(jī)(21)，所述電機(jī)(21)的轉(zhuǎn)軸連接所述金屬摩擦柱(22)，所述金屬摩擦柱(22)的端部通過測(cè)試釜(1)上的轉(zhuǎn)動(dòng)連接口(14)設(shè)置在所述測(cè)試釜(1)的內(nèi)部。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉆井液潤(rùn)滑性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)連接口(14)上設(shè)置有若干軸承(15)和轉(zhuǎn)動(dòng)密封機(jī)構(gòu)。

7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的鉆井液潤(rùn)滑性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括設(shè)置在所述轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)(2)上的扭矩傳感器(23)、設(shè)置在所述第一加壓機(jī)構(gòu)(4)上的第一壓力指示器(42)、設(shè)置在所述第二加壓機(jī)構(gòu)(5)上的第二壓力指示器(52)以及設(shè)置在測(cè)試釜(1)內(nèi)的溫度傳感器。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鉆井液潤(rùn)滑性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述第一加壓機(jī)構(gòu)(4)包括第一氣源(40)，所述第一氣源(40)通過第一管線(41)連接所述測(cè)試釜(1)，所述第一管線(41)上設(shè)置有第一壓力指示器(42)和第一調(diào)節(jié)閥(44)；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鉆井液潤(rùn)滑性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述第一管線(41)上設(shè)置有換向閥(46)，所述換向閥(46)上連接有支管線(47)；所述支管線(47)上設(shè)置有精確調(diào)節(jié)閥(43)和精確顯示指示器(49)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鉆井液潤(rùn)滑性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述第二加壓機(jī)構(gòu)(5)包括第二氣源(51)，所述第二氣源(51)通過第二管線(52)連接所述滑塊夾持裝置(3)，所述第二管線(52)上設(shè)置有第二壓力指示器(52)、第二調(diào)節(jié)閥(54)以及第二放氣閥(55)。

11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的鉆井液潤(rùn)滑性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括還包括主機(jī)，所述主機(jī)上設(shè)置有主機(jī)外殼，在主機(jī)外殼上設(shè)置有控制面板(6)。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的鉆井液潤(rùn)滑性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述測(cè)試釜(1)的下部設(shè)置有放液閥(13)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種鉆井液潤(rùn)滑性能測(cè)試裝置，屬于石油工程領(lǐng)域，其包括測(cè)試釜，所述測(cè)試釜包括釜體和釜蓋；設(shè)置在所述測(cè)試釜上的轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)包括能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬摩擦柱；以及設(shè)置在所述測(cè)試釜內(nèi)部的滑塊夾持裝置，所述滑塊夾持裝置上安裝巖石滑塊，所述巖石滑塊接觸所述金屬摩擦柱并能夠在金屬摩擦柱上施加一定的壓力；其中，所述測(cè)試釜內(nèi)填充鉆井液，所述金屬摩擦柱轉(zhuǎn)動(dòng)而與所述巖石滑塊發(fā)生摩擦。本發(fā)明解決現(xiàn)有鉆井液潤(rùn)滑性能評(píng)價(jià)只能在室溫常壓下測(cè)定鉆井液的摩阻系數(shù)、能夠模擬高溫高壓條件的評(píng)價(jià)儀器又存在操作繁瑣、樣品配置復(fù)雜等局限性問題。

技術(shù)研發(fā)人員：陳鋮,王海波,許洋,宣揚(yáng),錢曉琳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2