钻井液油水比对2Cr13套管摩擦学性能的影响

发布时间：2021-07-23 17:09

　　目前关于钻井液润滑性能对油套管磨损行为影响的研究较少。为此,以G105钢和2Cr13钢为摩擦副,通过销盘摩擦试验研究钻井液油水比对石油套管摩擦学性能的影响。对套管磨损率、摩擦因数、表面形貌以及磨损产物进行分析,得到了不同油水比下套管的磨损机理:增大钻井液油水比可以显著减轻套管磨损;随着油水比从0增加到5,磨损率和平均摩擦因数呈现先减小后增大的趋势;油水比为0～3时套管主要磨损机制为磨料磨损,油水比为3～5时套管主要磨损机制为腐蚀磨损;低油水比下（小于3）,犁沟是销盘表面主要磨损形貌;高油水比下,小孔和裂纹是销盘表面主要磨损形貌;过高的含油量会阻止摩擦热损失,导致钻井液温度迅速升高、Cl-活性显著增强,从而加剧腐蚀磨损。为防止2Cr13石油套管在使用过程中过度磨损,推荐钻井液油水比为3左右。研究结果可为减轻套管磨损以及降低钻井风险研究提供一定的指导。 

【文章来源】：石油机械. 2020,48(09)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

销盘原样三维形貌以及XRD分析结果

图2为不同油水比下销盘磨损率示意图。从图2可以看出，当油水比从0增加至3时，销盘磨损率显著下降，而油水比继续增加至5时，销盘磨损率呈上升趋势。随着油水比增加，销盘磨损率降低是正常现象，这是因为在高油水比下油基钻井液的润滑性能更好。而随着油水比从3增加到5，销盘磨损率上升则是一种反常现象，这可以归结于销盘表面磨损机制的转变，将在后续讨论部分进行深入分析。图3为不同油水比下销盘摩擦因数随时间的变化曲线。

图3为不同油水比下销盘摩擦因数随时间的变化曲线。从图3可知:当油水比从0增加到3时，平均摩擦因数减小;当油水比从3增加到5时，平均摩擦因数略增大;当油水比较小时，摩擦因数进入稳定状态所需时间较长，即随油水比增大，磨合周期变短。这是因为在接触载荷作用下，接触面的粗糙凸起被压入较软的材料表面，当油进入接触面时，销钉和销盘上的粗糙凸起相互咬合作用减弱，摩擦因数波动减小。摩擦因数的变化不仅与接触条件有关，还与接触面形貌直接相关。因此，需进一步分析不同油水比下销盘表面形貌的变化。

【参考文献】：
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本文编号：3299698