超级13Cr油管在不同材料套管中磨损对比试验

对P110与TP140 2种不同的套管材料与超级13Cr油管材料的磨损性能进行了试验研究。通过对失质量、摩擦因数和往复磨损效率的对比研究,揭示了超级13Cr油管材料与不同套管材料的磨损特性。试验结果表明,TP140钢由于硬度比P110钢高,所以在单位时间内对超级13Cr钢造成的磨损更为严重。在恒定介质中,2对摩擦副的摩擦因数随着接触力和摩擦频率的改变变化不大。分析磨损表面形貌,结果表明超级13Cr油管材料表面磨损形貌为片状剥落和犁沟共存。     

新一代钢铁材料细晶钢的摩擦学性能初探

在HQ-1摩擦磨损试验机上,对比了新型钢铁材料细晶钢和普通45号钢在不同条件下的摩擦磨损情况,试验结果表明：硬度较小的细晶钢比硬度较大的45号钢具有更好的摩擦学性能,其减摩抗磨机理主要是由于晶粒细化的结果。     

复合自润滑涂层接箍防偏磨试验研究

在设计接箍涂层成分时应充分考虑油管的硬度和表面特性,以及涂层与油管的摩擦与润滑特性。采用降低镍基涂层硬度,并在涂层中加入多组分润滑剂,收到降低涂层与油管之间的摩擦因数,减缓油管表面磨损的效果。结果表明,随着碳化铬的加入,涂层的硬度下降较为明显,总体上降低了20%;复合微量润滑剂LUB1和NLUB2的添加对涂层硬度变化的影响不大,但却是进一步降低涂层与油管材料表面摩擦因数的良好元素。胜利采油厂的ST1-1-81油井现场应用表明,自润滑涂层接箍具有较强的耐磨减磨性能,在保护抽油杆接箍的同时也保护了油管。     

无硫磷有机钼对不同基体材料的润滑效果研究

将不同添加量的无硫磷有机钼添加剂加入柴油机油中,利用SRV摩擦磨损试验机考察其在不同添加量下对45号钢和GCr15钢的减摩抗磨性能;采用电子扫描电镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）、光电子能谱（XPS）分析磨痕的表面形貌、元素组成及价态。结果表明：无硫磷有机钼在45号钢上的减摩性能随添加量的增大而提高,但抗磨性能降低,当添加量超过0.6%时,磨损体积甚至超过不添加无硫磷有机钼时的磨损体积;无硫磷有机钼在GCr15钢上的润滑效果远好于在45号钢上的润滑效果,且试验的摩擦因数和磨损体积均随添加剂添加量的增加而减小。添加无硫磷有机钼后,在摩擦过程中基体表面能够附着含铁和钼氧化物的边界润滑膜,起到润滑作用,但过量的无硫磷有机钼在45号钢表面形成MoO3磨粒,增大磨损体积,并导致基体表面氧化严重,发生严重磨损,加剧了磨损体积增大的趋势;而GCr15钢的硬度大,因此不会出现磨损体积增大的情况,无硫磷有机钼能够有效地起到抗磨作用。     

牙轮钻头滑动轴承稀土CNSB多元共渗工艺

牙轮钻头滑动辆承的发展趋向是“以硬代软”,凡能提高材料硬度和减小摩擦副材料之间亲合粘结力的热处理方法,均可提高其抗胶合性能。文中介绍了滑动轴承材料１５ＣｒＮｉ３ＭｏＡ钢试件碳、氮、硫、硼多元共渗工艺。通过显微组织、显微硬度及摩擦学性能测试表明,稀土多元共渗渗层相结构及硬度分布恰恰有利于提高１５Ｃ钢的抗粘着磨损能力。该工艺用于牙轮钻头滑动轴承是可行的。     

水力压裂工况下42CrMo材料冲蚀磨损特性研究

利用自制的喷射型冲蚀磨损试验机,研究了水力压裂工况下高速携砂液对高压管汇材料42CrMo钢和45#钢的冲蚀磨损作用。研究结果表明,随着携砂液中砂粒质量浓度和粒径的增大,材料的冲蚀磨损量相应增多;材料的冲蚀磨损量随冲蚀速度的提高而显著增多,冲蚀速度与冲蚀磨损量呈一定指数关系,冲蚀粒子粒径和冲蚀速度对材料冲蚀磨损量的影响可概括为冲击粒子动能的影响;在粒子高速冲击时,42CrMo钢比45#钢具有更好的耐磨性,这是由材料本身的性能决定的。     

有杆泵抽油系统杆管偏磨磨损效率试验研究

磨损效率是有杆抽油系统杆管偏磨磨损量预测的重要参数。根据能量法原理确定了磨损效率的计算方法。利用摩擦磨损试验机进行了有杆抽油系统杆管偏磨的正交试验,测得油管的磨损量数据,拟合出16种试验条件下的磨损效率。试验确定的磨损效率值可用于杆管偏磨的磨损量预测、油管和抽油杆的最大磨损深度预测,指导实际生产。     

滑动速度对自修复纳米润滑添加剂摩擦学性能的影响

在3组不同的滑动速度下，用XP摩擦磨损试验杌的环—环接触方式研究了钢／钢摩擦副在添加了纳米润滑添加剂的N68NT—1润滑介质作用下的摩擦学性能。结果表明：摩擦副的滑动速度对添加自修复纳米润滑添加剂的N68NT—1润滑油的摩擦学性能的影响不同于其对常规润滑油，对于常规润滑油，摩擦看惭摩擦系数和磨损量随滑动速度的增大分别为减小和增大；对于含自修复纳米润滑添加剂的N68NT—1，滑动速度增大，摩擦系数减小，且随时间的延长逐渐减小，最后达到一个较小的平衡值，而磨损量均出现了负磨损，但负磨损均不大，几乎可以忽略。N68NT—1表现出了良好的摩擦学性能和优异的自修复效应。     

H_2S/CO_2共存条件下油井管材及工具腐蚀试验研究

针对H2S/CO2共存条件下油井管材及工具材料腐蚀试验研究相对较少的情况,以常用的N80、P110、C90、P110SS管材、常用井下工具、常用井口制造材料35CrMo、40Cr、常用地面管汇制造材料20号钢、45号钢为研究对象进行试验研究,以了解上述材料的腐蚀性能,供选材、现场施工及腐蚀控制参考。试验所用腐蚀介质模拟塔里木油田克拉2气田气层水配制。试验结果表明,常规P110管材腐蚀速率高于N80,而P110SS的腐蚀速率远远低于P110,表明采用抗硫管材确实可以有效地预防管材的均匀腐蚀;随着温度的升高,腐蚀速率增加;随着H2S含量的增加,腐蚀速率先增大,后降低。     

新型耐磨蚀油管技术在油田中的应用

随着油田大斜度井及侧钻井井数逐渐增多,抽油机井管杆偏磨问题日益突出。从大港油田第一采油厂油井维护作业中管杆偏磨、腐蚀断脱及管柱漏失井入手,介绍了目前内衬油管及内涂层油管处理技术的优越性,研究确定了技术适应性、适应范围,并进行了综合对比分析评价。室内实验证实,内衬油管磨损量低于N80油管,对接箍磨损量基本为零,起到了双向保护作用;具有耐磨涂层转移膜的油管磨损实验后表面仍比较平滑。两种技术均显示了较好的耐磨性能。现场应用数据表明,两项技术减缓了管杆偏磨腐蚀,延长其自身检泵周期一倍以上,拓宽了防偏磨技术思路,具有较高的经济效益,为今后井筒油管柱磨蚀治理技术水平的提高奠定了基础。     

脲基脂润滑下的钢材料微动磨损研究

采用微动摩擦磨损试验机进行了脲基脂润滑下的GCr15 钢/45号钢摩擦副摩擦磨损试验。利用激光三维共焦显微镜、EDX元素分析等方法研究了脲基脂润滑减缓钢微动磨损的机理。结果表明：在微动滑移区脂润滑下摩擦系数和磨损远低于干态下的值,且磨损主要发生在微动的早期阶段。在微运初期,脂因微动被排出接触区,高摩擦力导致白层和磨坑的形成;接触区周围的脂剪切分离的油浸入到磨坑中,形成混合润滑状态,摩擦系数降低到较低的稳态值;接触区周围的脂和磨痕上油的存在阻止了空气进入,氧化磨损得以降低。低稳态摩擦力、高硬度白层的存在和低氧化磨损是脂润滑减缓微动磨损的主要因素。     

微量水对含清净剂油品抗磨减摩性的影响究

利用高频往复试验机研究了被微量水污染的含清净剂油品的抗磨减摩性能变化及其作用机理。结果表明：试验选用的5种清净剂均能增强润滑油基础油的抗磨减摩性;碱值高的清净剂C对基础油的润滑性改善效果最好,摩擦因数仅为0.10;但是水对分别添加清净剂A,B,E的油品抗磨性能影响较小,对分别添加清净剂C和D的油品抗磨性能影响较大;当油品中清净剂C加入量（w）为2.0%、水加入量（w）分别为0.1%和0.3%时,往复试验钢球的平均磨斑直径分别增至410.0 μm和416.0 μm,油品抗磨性明显变差。含有相同有机酸基质类型的清净剂,过剩碱性组分的水溶性越强,相应油品测试时钢球的磨斑直径越大;含有相同金属类型,不同有机酸基质清净剂的油品试验时的摩擦因数和钢球磨斑形貌变化趋势不同。     

非硫磷型添加剂在聚脲基润滑脂中的摩擦学性能

以聚α烯烃（PAO40）合成油为基础油,制备了聚脲润滑脂,研究了硫化烯烃棉籽油和两种无硫磷型有机钨和有机钼添加剂对聚脲润滑脂性能的影响。利用往复摩擦磨损试验机分别考察了硫化烯烃棉籽油、有机钨和有机钼在钢-铜摩擦副条件下对聚脲润滑脂摩擦磨损性能的影响,用扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪(EDS)观察并分析了铜磨斑表面形貌和磨斑表面主要化学元素组成,考察了3种添加剂对聚脲润滑脂铜片腐蚀的影响。结果表明：PAO型聚脲润滑脂对无硫磷型有机钨和有机钼添加剂的感受性好于硫化烯烃棉籽油,其中以有机钨效果最优,当添加质量分数为2.0%时,摩擦系数和磨痕宽度最小;含有无硫磷型添加剂的润滑脂对铜片的腐蚀也较轻。     

发动机炭烟微粒对机油润滑特性的影响

为了研究发动机炭烟微粒对发动机油的润滑特性影响,文章采用炭黑替代发动机炭烟微粒,分别添加在32#机械油和CD15W-40柴油机油中。通过四球摩擦磨损试验机研究不同炭黑添加量对油品抗磨减摩特性的影响。结果表明：炭黑的团聚影响润滑油的黏度,使摩擦系数升高,并充当第三体磨粒磨损的角色。同时,由于炭黑和抗磨剂极性分子的竞争吸附,影响了CD15W-40机油的抗磨性。随着炭黑添加量增加,32#机械油的钢球磨斑直径有减小的趋势,而CD 15W-40油的钢球磨斑直径有增大的趋势;随着炭黑添加量增加,32#机械油的钢球摩擦系数有增大的趋势,而CD 15W-40油的钢球摩擦系数有减小的趋势。通过扫描电镜可推测炭黑阻碍了边界膜的形成。     

油溶性纳米Cu作为润滑油添加剂在钢-铜摩擦体系中的摩擦学性能

实验室制备了油溶性纳米Cu润滑油添加剂，将其以1％的质量分数分散于SJ15W／40润滑油中，并以不加该剂的SJ15W／40润滑油作为参比油，采用端面试验机考察其在钢一铜摩擦副体系中的摩擦磨损行为。结果表明，在试验所选定的摩擦时间、载荷、转速条件下，添加了油溶性纳米Cu的润滑体系的摩擦系数和磨损体积都小于参比油，具有优异的减摩抗磨性能。表面分析结果表明，油溶性纳米Cu添加剂能够降低摩擦表面的显微硬度，并显著改善磨损表面的形貌。在摩擦过程中，油溶性纳米Cu添加剂在摩擦面会形成低剪切的膜层，降低摩擦副间的横向剪切力并补偿了磨损，同时在一定程度上修复了磨损表面，表现出低摩擦、低磨损及改善磨损面形貌的性能特征。     

茂金属聚α烯烃制备的复合锂基润滑脂摩擦学性能研究

分别以茂金属聚α烯烃(mPAO)和聚α烯烃(PAO40)为基础油、复合锂皂为稠化剂制备复合锂基润滑脂,采用高速往复摩擦磨损试验机考察MoDTC,MoS2,ZnSiO4添加剂及其复配剂对复合锂基脂摩擦磨损性能的影响,用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对钢球摩擦副磨斑形貌进行观察和分析。结果表明:在mPAO基础脂中分别加入5%MoDTC,2%MoS_2,4% ZnSiO_4,或1%MoS_2+2% ZnSiO_4时制备的复合锂基润滑脂具有良好的减摩抗磨性能。     

无硫磷有机钨添加剂作用下离子渗氮轴承钢的摩擦学性能

研究了含无硫磷有机钨添加剂的润滑油润滑作用下离子渗氮轴承钢的摩擦磨损性能。利用四球摩擦磨损试验机系统地考察了渗氮轴承钢表面、基材表面与有机钨的交互作用规律,并使用X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜等表面分析技术分析摩擦反应膜的成分与化学态。结果表明,含无硫磷有机钨添加剂的润滑油润滑下,渗氮轴承钢表面的摩擦系数和磨斑直径小于基材表面的,摩擦系数最大降低了24.8%,磨斑直径最大减少了7.2%;相比基材表面,渗氮表面对有机碳链和有机钨具有更强的吸附作用,摩擦反应膜中W和C含量较高,使其表现出良好的减摩性能,摩擦反应膜中的WN使其表现出更优异的抗磨性能。     

两种主要高强度套管的耐磨性能试验

套管磨损是深井、超深气井钻井过程中困扰作业人员的突出问题,摸清P110和V140这两种主要钢级的高强度套管的耐磨性能对于钻井设计选用套管具有重要意义。为此,采用美国摩尔技术公司的全尺寸套管磨损试验机,模拟油气田现场的钻井作业参数以及钻井液配方,开展了钻杆接头与套管内壁间低、中、高3种典型的侧向力对P110和V140钢级套管的全尺寸实物磨损试验研究,检测并对比分析了磨损套管试样在不同磨损时间段的磨损沟槽深度、沟槽宽度、磨损系数、摩擦系数以及磨损体积等参数,并对套管摩擦表面进行了扫描电镜分析,进而探讨了不同工况条件下的套管摩擦机理。结果认为:在低侧向力的情况下,两种套管的磨损情况基本相当;在中等侧向力的情况下,V140套管的磨损比P110套管严重;在高侧向力的情况下,P110套管的磨损明显要大于V140套管;随着钻杆接头与套管内壁之间接触侧向力的增加,摩擦副之间的摩擦系数增大且处于黏着磨损状态。该研究成果对于在套管柱设计中根据不同井眼曲率考虑套管的耐磨性能选用套管具有参考价值。     

深井套管磨损几何力学模型及计算分析

在深井、超深井钻井过程中,套管磨损有可能导致套管封隔失效和油气井的早期报废.建立了深井钻杆与套管之间磨损模型,对深井套管磨损机理进行分析,研究钻杆本体与套管的接触情况,计算钻杆与套管之间的接触力.讨论了井眼曲率、套管钢级、钻杆轴向拉力、钻井时间对套管磨损的影响.应用所建的模型分析了不同因素对套管磨损厚度的影响,预测了深井套管磨损厚度.