重晶石和铁矿粉对套管钻杆摩擦副摩擦磨损性能的影响-摩擦学学报.PDF

第 24 卷　第 5 期 摩 擦 学 学 报 24, 　 5 V o l N o 2004 年 9 月 TR IBOL O GY Sep , 2004 重晶石和铁矿粉对套管钻杆摩擦副 摩擦磨损性能的影响 余　磊, 张来斌, 樊建春 (石油大学 机电工程学院, 北京　102249) 摘要: 利用M G200 型高温高速摩擦磨损试验机对比考察了钻井液中所含的重晶石和铁矿粉对套管和钻杆试件摩擦 学性能的影响, 并采用扫描电子显微镜观察分析了磨损表面形貌, 探讨了其磨损机理. 结果表明, 钻井液中的重晶石使 得套管钻杆磨损机理由严重塑性流动转变为磨粒磨损; 而随着钻井液中铁矿粉含量的增大, 磨损机理由磨粒磨损转 变为粘着磨损和疲劳磨损; 当铁矿粉含量较低时, 采用较高的转速更有利于减小摩擦. 关键词: 重晶石; 铁矿粉; 钻井液; 摩擦磨损性能; 磨损机理 中图分类号: TH 117. 3 文献标识码: A 文章编号: (2004) 　　钻井液是用于套管与钻杆工具接头接触表面之 模型. 据此我们将钻杆套管摩擦副的接触形式视为 间的主要介质, 其重要作用之一是减轻钻具磨损、减 滑动摩擦; 考虑到钻杆与套管在摩擦磨损过程中的接 小摩擦阻力. 但在深井、超深井中经常采用的铁矿粉 触面积不断增大, 接触形式表现为面接触, 因此我们 往往带来套管和钻杆的超常磨损; 在我国西部油气井 在试验中选用环环接触方式构成摩擦副. 的开发中即多次发现添加铁矿粉导致钻井液中金属 在选定载荷及试验参数时, 一方面应注意对钻井 磨屑增加的现象. 试验表明这些金属磨屑源于套管和 工况中的实际工作参数进行适当强化以缩短试验时 钻杆的磨损. 间, 另一方面应充分关注试验结果的有效性和可对比 欧美及俄罗斯的研究人员针对钻井液在套管摩 性. 因此, 我们在进行多次试验的基础上选择试验参 擦磨损过程中所起的作用开展了一系列研究. 但由于 数为温度常温、载荷 40 N 、动件试样的转速为 300～ ( ) 各种试验条件的限制, 目前对钻井液润滑性能的研究 400 、摩擦行程 1. 5 万转. 在高速 400 、 r m in r m in ( ) 大多局限于低粘度钻井液, 而针