套管磨损防护技术应用研究

在大斜度井及大位移井钻井过程中,钻柱摩阻过大,常常导致送钻困难、顶驱能力超限、钻柱和套管磨损严重等复杂情况,给正常的钻井作业和完井作业带来很大困难。从套管磨损机理分析入手,研究了造成钻柱摩阻增大的主要因素。对各种方案和工具进行对比分析,重点阐述了几种用于减少钻柱摩阻的井下工具的工作原理及其使用条件,指出在大斜度井施工过程中使用减磨接头,能够大大降低钻柱的摩阻和扭矩。现场应用表明,在大斜度试验井施工作业过程中,使用井下减磨工具在钻井过程中可将钻柱扭矩降低10%~30%,减磨效果良好。井下防磨工具在防治大斜度井和大位移井套管磨损方面具有很好的效果和广阔的应用前景。     

钻井液用极压润滑剂JM-1的制备与应用

针对目前钻井液常规润滑剂极压膜强度低、抗温性能差、润滑持效性差等问题,首先将植物油和含硫、磷、钼等活性元素的有机钼化合物反应,合成出有机钼减摩剂,然后将其与10#白油进行复配,制备出了极压润滑剂JM-1。性能评价结果表明,JM-1加量为1.5%时,极压润滑系数降低率大于65%,有较高的极压膜强度,润滑持效性好,抗温达150℃,无毒,无污染,荧光级别较低,与钻井液体系配伍性良好,不引起钻井液发泡。该润滑剂在大斜度定向井腰1-1HF井和北港1井进行了现场应用。在腰1-1HF井使用了该润滑剂后,水平段提升摩阻降低50%,全井起下钻、下套管顺利。北港1井后期划眼复杂期间使用该润滑剂,钻井液的润滑性能得到了明显改善,井眼垮塌现象也得到了有效抑制。      

极压润滑剂NH-EPL性能评价与现场应用

针对目前钻井液常用润滑剂承压能力低、减磨效果和抗温性能差等问题,通过在醇胺酯中引入金属有机化合物制得极压润滑剂NH-EPL。研究了NH-EPL的润滑性能、极压减磨性能、抗温耐盐性能、起泡性、荧光级别以及生物毒性等,考察了其对钻井液流变性的影响,并在新疆和江苏地区进行了现场应用。结果表明,NH-EPL具有优异的极压减磨性和润滑性能,常温下0.5%NH-EPL可使基浆润滑系数降低93.4%、磨失量降低99.87%,NH-EPL的承压能力为320 kgf;NH-EPL抗温耐盐性好,抗温达160℃,可使20%NaCl盐水基浆的润滑系数降低80.43%;该极压润滑剂不易起泡,含0.5%NH-EPL的基浆起泡率仅为1.0%;荧光等级为1级,无生物毒性,符合环保要求;对现场井浆的流变性和滤失性能影响较小,配伍性良好。NH-EPL在新疆和江苏地区的现场应用效果显著,钻井摩阻降低率高达50%,可满足深井、大位移井、水平井等钻井作业要求。     

高温高密度钻井液的润滑剂研究与应用

随着深层油气资源的勘探开发需求,井身结构的不断优化,深层大斜度大位移钻井对钻井液体系的润滑性能提出了更高的要求,高温高密度水基钻井液的润滑性研究是目前深层油气资源勘探开发的关键技术之一。高密度水基钻井液在高温环境、高固相及高矿化度条件下,润滑性能普遍较差,摩阻较大,严重影响钻井施工时效及质量。根据目前钻井施工过程中的工程需求,以植物油及植物油酸为原材料,通过酸酯化反应,生成含有不饱和双键的酯基基团的长链脂肪酸酯,通过接入含氯、硫、磷具有极压抗磨能力的化学元素,同时引入羟基、氨基等吸附基团,研制一种热稳定性好、吸附性强的高效钻井液润滑剂HLG。评价结果表明,润滑剂HLG抗温能力达到180℃,抗盐抗钙能力强,可以满足密度达到2.2 g/cm³的高密度水基钻井液需求,有效提高钻井液体系润滑性能,降低摩阻,适合深层复杂地层及大斜度大位移井型的勘探开发,应用前景良好。     

高效降摩减扭工具的研制及现场试验

针对冀东油田大斜度井、大位移井在钻井过程中存在的摩阻扭矩大和套管易磨损等问题,在分析国内外降摩减扭工具优缺点的基础上,设计了一种由分体式结构的橡胶外套、低阻耐磨陶瓷涂层轴套和主轴组成的高效降摩减扭工具。基于三维井眼中钻柱受力分析计算模型,结合常用钻杆抗拉强度、抗扭强度和顶驱钻机最大连续工作扭矩,确定了工具主轴的抗拉、抗扭技术参数;并根据井眼轨迹、钻机设备的施工能力和现场施工情况,确定高效降摩减扭工具的安装位置及数量。室内测试结果表明,工具主轴抗拉强度、抗扭强度满足现场钻井安全要求。高效降摩减扭工具在冀东油田5口水平位移均超过2 000.00 m的大斜度井进行了现场试验,结果表明,钻进时的扭矩平均降低15%以上,并减少了钻具对套管的磨损,取得了良好的应用效果。高效降摩减扭工具为降低大斜度井、大位移井钻井中的扭矩及保护套管提供了一种新的技术手段。      

环保可降解润滑剂研制与应用北大核心CSCD

随着渤海油田安全环保意识提升和大位移井钻井过程中扭矩与摩阻问题日趋严重,亟需研发一种安全环保、润滑性能优良的钻井液润滑剂。通过植物油改性、引入表面活性剂和纳米微粒,研发了一种高效环保无毒润滑剂BIOLUBE。室内实验性能评价结果表明,所研发的润滑剂BIOLUBE具有良好的润滑性、抗磨性、配伍性、生物毒性,2%BIOLUBE可使淡水基浆和海水基浆的润滑系数降低率达90%以上、PEM钻井液体系的润滑系数降低率达50%以上,抗磨达到8kg砝码质量,生物毒性LC50大于30000mg/L、生物降解性BOD5/CODcr大于25%。所研发的润滑剂BIOLUBE已在渤海垦利区块2口大位移井取得成功应用,大幅降低了摩阻扭矩、缩短了钻井周期、提高了钻井效率,具有较好的推广应用价值。     

环保可降解润滑剂研制与应用

随着渤海油田安全环保意识提升和大位移井钻井过程中扭矩与摩阻问题日趋严重,亟需研发一种安全环保、润滑性能优良的钻井液润滑剂。通过植物油改性、引入表面活性剂和纳米微粒,研发了一种高效环保无毒润滑剂BIOLUBE。室内实验性能评价结果表明,所研发的润滑剂BIOLUBE具有良好的润滑性、抗磨性、配伍性、生物毒性,2%BIOLUBE可使淡水基浆和海水基浆的润滑系数降低率达90%以上、PEM钻井液体系的润滑系数降低率达50%以上,抗磨达到8 kg砝码质量,生物毒性LC_(50)大于30 000 mg/L、生物降解性BOD_5/COD_(cr)大于25%。所研发的润滑剂BIOLUBE已在渤海垦利区块2口大位移井取得成功应用,大幅降低了摩阻扭矩、缩短了钻井周期、提高了钻井效率,具有较好的推广应用价值。     

南堡1号构造东一段大斜度长位移井钻井技术

针对南堡1号构造东一段中深储层采用大斜度长位移井开发,摩阻扭矩大、馆陶组玄武岩地层可钻性差、井壁易失稳的特点,通过对井眼轨迹和井身结构的优化设计、摩阻扭矩的精确预测与控制、强封堵、强抑制钻井液体系的优选,实现了水平位移在3500m范围内大斜度长位移井的安全快速钻进.对摩阻扭矩的精确预测方法和关键参数的选取进行了详细分析,对摩阻扭矩控制措施进行了简要介绍.通过各项技术的综合应用,达到了利用常规钻井技术实施中深层大斜度长位移井的目的,为滩海油田实现低成本高效开发提供了技术支撑.     

大位移井减扭阻工具的研制

井下的摩阻和扭矩是大位移井设计和施工的两个关键因素,文章针对古巴大位移井的现状,研制了机械式减扭阻工具来减低摩阻和扭矩,提高钻具的使用寿命,提高大位移井的施工质量,完善大位移井钻井工艺技术。详细介绍了机械式减扭阻工具的结构和室内Landmark软件对工具性能的模拟,通过大量的试验数据表明机械式减扭阻工具的使用可以有效地降低钻具的扭矩和摩阻,对钻具受力有着良好的改善功能。     

NP13-1706大斜度大位移井钻井液技术探索

NP13-1706井是一口大斜度井,同时也是目前陆地最大位移的五开采气开发井,该井完钻井深6 167m,水平位移4 723.16 m,最大井斜86.33°。其中二开稳斜段长达2 620m,井斜56.79°。该井面临井壁稳定、井眼净化、润滑防卡、防漏堵漏等几大难题。利用配套钻井液技术手段,在该井钻井过程中顺利解决了大斜度、超大位移条件下的有效携砂、破坏岩屑床、润滑防卡、降低扭矩、降低摩阻、提高钻井液的封堵性等技术难题,安全高效地完成了该井的钻井施工作业。     

极性吸附钻井液润滑剂的研究进展与发展趋势

随着深井、超深井、大斜度井、定向井及水平井等复杂井不断增多,高摩阻对于水基钻井液的润滑性能提出了更高的要求。具有极性吸附功能钻井液用润滑剂,能够有效地增强其在摩擦表面的吸附强度,提高钻井液的润滑性能。综述了近年来具有极性吸附功能钻井液用润滑剂,包括醇醚类、植物油酯及其衍生物类、长链烷基葡萄糖苷和极压润滑剂的研究进展。在此基础上,介绍了具有金属钻具表面吸附以及多吸附点功能润滑剂的发展趋势。总体而言,钻井液润滑剂的润滑性能与其结构中的吸附基团的极性、类型与数量具有密不可分的关系。具有较强极性的氨基或酰胺基在钻具或井壁表面的吸附能力强于较弱极性的羟基或醚键。极压润滑基团硫、硼酸酯、以及磷酸酯能够在极压条件下,通过化学反应的形式吸附于钻具金属表面。另一方面,含氮杂环化合物能够牢固地吸附于金属钻具表面,形成络合吸附膜。具有多个极性吸附基团的润滑剂能够在摩擦表面形成多点吸附,可有效增强润滑膜的强度。      

油酸三（2-羟乙基）异氰尿酸磷酸酯对矿物润滑油生物降解性及摩擦学性能的影响

采用润滑剂生物降解快速测定仪和四球试验机研究了制备的油酸三（2-羟乙基）异氰尿酸磷酸酯（简称OHTP）对400 SN矿物基础油生物降性和摩擦学性能的影响,考察了其油溶性,并利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）分别分析了磨斑的表面形貌及元素的化学状态。试验结果表明：OHTP具有良好的油溶性,明显提高了基础油的生物降解性、极压性能和抗磨减摩性能;XPS的分析表明OHTP在摩擦表面形成了由吸附膜和摩擦化学反应产生的FePO4, Fe3(PO4)2, Fe2O3 及 Fe3O4的化学反应膜组成的复杂的边界润滑膜,从而提高了基础油的极压、抗磨和减摩等摩擦学性能。     

大位移井环保润滑剂的研究与应用

为改善渤海区域大位移井在钻井过程中产生的扭矩大、高摩阻问题,且满足该地区对钻井液处理剂的排放要求,室内研制了环保无毒的高效减摩润滑剂Biolube.研究了该润滑剂的极压润滑、抗磨减阻、配伍性、抗污染能力和生物毒性等,并在渤海南部海域两口大位移井进行了现场应用.结果表明,以植物油、低碳醇、脂肪酸、聚醚和纳米材料为原料制备...     

磷氮化改性菜籽油润滑添加剂在菜籽油基础油和矿物油中的摩擦学性能

在菜籽油色拉油中引入磷、氮,合成了两种新型润滑油添加剂－磷氮化改性菜籽油添加剂，并利用红外光谱对其主要官能团进行了鉴定。通过四球试验机考察了它们在菜籽油和矿物油中的抗磨性能与极压性能；用扫描电子显微镜观察分析磨斑表面的形貌。结果表明：两种磷氮化改性菜籽油添加剂能明显改善菜籽油的抗磨和减摩性能，但在矿物油中的作用不明显。其润滑作用机理是由于长链菜籽油分子的载体作用、磷和氮的高反应活性以及三者的协同作用与摩擦金属表面形成了一层高强度的吸附膜和／或摩擦化学反应膜。     

纳米粒子WS2和MoS2作为润滑油添加剂的摩擦学性能实验研究

在四球摩擦磨损试验机上,研究WS2、MoS2单一纳米粒子及WS2-MoS2混合纳米粒子作为润滑油添加剂的摩擦学性能,用倒置金相显微镜观察摩擦副的磨痕表面形貌,用扫描电镜-X光电子能谱仪分析磨斑表面主要元素的化学状态,用分析式铁谱仪对磨损试验后的油样进行铁谱分析。结果表明：两种纳米粒子添加剂均具有优良的摩擦学性能,原因在于润滑后摩擦副表面混合膜的存在,改变了表面的主要磨损机制,从而使润滑油表现出良好的抗磨、减摩和极压性能。相比单一的纳米粒子,含WS2-MoS2混合纳米粒子的润滑油极压性能较差,但具有更好的抗磨减摩性能。     

水平井高密度钻井液润滑减阻技术研究及现场试验

高密度水基钻井液在水平井钻井中普遍存在润滑性较差、摩阻较大等问题,为此研究了润滑减阻技术。分析了高密度水基钻井液润滑减阻性能的影响因素,研制了以长链脂肪酸植物油为原料的润滑剂RHJ-1。性能评价结果表明:RHJ-1能使5.0%膨润土浆的极压润滑系数降至0.040;密度2.10 kg/L的钻井液加入RHJ-1后,其润滑系数最低可降至0.105,抗温能力达到150 ℃;钻屑加量为10.0%和15.0%、RHJ-1加量增大至4.0%时,钻井液的润滑系数最大降低率达55.58%。为了保证水平井钻井时高密度钻井液的润滑减阻作用,还采取了控制固相含量、利用加重剂 “轴承”效应等多种技术措施,形成了水平井高密度钻井液润滑减阻技术。该技术在西南某深层页岩气区块WY23-4HF井进行了现场试验,完钻时起钻摩阻仅300 kN,完全满足水平段钻井的润滑减阻要求。研究结果表明,水平井高密度钻井液润滑减阻技术可行,效果良好,值得推广应用。      

油溶性纳米Cu在GL-5齿轮油中的摩擦学性能

通过有机小分子配体表面修饰的方法制备了表面修饰的纳米Cu颗粒，将制备的纳米Cu颗粒作为润滑油添加剂引入85W／90GL-5重负荷齿轮油中，用四球试验机考察其在85W／90GL-5重负荷齿轮油中的摩擦学性能。结果表明，油溶性纳米Cu添加剂具有优异的抗磨、减摩和极压性能，能够很好地改善85W／90GL-5重负荷齿轮油的摩擦学性能。使用SEM、EDS和XPS分析了钢球磨损表面形貌、组成和化学状态。结果表明，使用纳米Cu添加剂润滑的磨斑表面擦伤程度很轻，并且磨斑表面有单质Cu沉积。其润滑作用机理推测为：单质Cu沉积膜与摩擦过程中形成的化学反应膜协同作用，从而有效地提高了85W／90GL-5重负荷齿轮油的抗磨、减摩和耐负荷性能。     

Effect of Oleic Acid Tris-(2-hydroxyethyl) isocyanurate Phosphate Ester on Biodegradability and Tribological Performance of Mineral Lubricating Oil

The oil solubility of synthetic oleic acid tris-(2-hydroxyethyl) isocyanurate phosphate ester(abbreviated as OHTP hereinafter) and its influence on the biodegradability and tribological performance of 400 SN mineral oil were investigated on a tester and a four-ball tribotester,respectively,for fast evaluating the biodegradability of lubricants.Furthermore,the morphologies and tribochemical species of the worn surfaces lubricated by OHTP-doped oil were studied by scanning electron microscope(SEM) and X-ray photoelectron spectroscope(XPS).The results indicated that OHTP possessed good oil solubility and could improve obviously the biodegradability,the extreme pressure properties,the anti-wear properties and friction-reducing properties of the 400 SN mineral oil.The analytical results of XPS spectra showed that the composite boundary lubrication films were mainly composed of absorbed films and tribochemical species such as FePO-4,Fe_3(PO_4)_2,Fe_2O_3 and Fe_3O_4,which contributed to improving the tribological performances.     

Optimization of wear and friction characteristics of Phyllanthus Emblica seed oil based lubricant using response surface methodology

The escalating prices, rapid diminution of fossil fuels, tenacious regulations of the authorities, etc. enforced towards the alternate biogenic fuel for lubrication. The present study assessed the lubricity characteristics of Phyllanthus Emblica seed oil based lubricants by using a pin on disc (POD) tester. The design of experimentations has been carried out using response surface methodology (RSM). The value of parameters such as blend ratio, load and sliding speed ranges from 0 to 20%, 50 to 100?N and 1.3 to 3.8?m/s, respectively, are used to assess the value of specific wear rate (SWR) and coefficient of friction (COF). Test results illustrate that the adhesive wear occurred during the experiments. It has been observed that AB10 shows the probable results in terms of wear and friction characteristics as compared to other lubricant variants at low load and high sliding velocity conditions and perform as an excellent lubricant additive. This contributes towards the replacement of petroleum based lubricants. Analytical ferrography and total acid number (TAN) analysis of the used oil was also done to study the wear debris in the oil.     

生物质基润滑油基础油的合成研究进展

润滑油的开发有利于降低摩擦磨损,从而促进工业进程的推进。生物质基润滑油基础油是一种生物可降解的高分子材料,可实现CO₂零排放,主要有烃类、酯类和醚类润滑油基础油等。生物质基润滑油基础油可通过不同长度的碳链重组、化学合成路径的准确调控和基础油组分的精准解析以达到润滑油的高性能要求。综述了生物质基润滑油基础油的制备方法及润滑性能等,在此基础上分析和展望了未来生物质基润滑油基础油合成中的新策略和相关发展趋势。