钻井液用环境友好型减摩降阻剂性能评价及应用

为降低环保风险,满足大位移井及水平井钻井需求,将向长链的多元醇胺中引入多种活性元素及金属元素得到的反应产物与脂肪酸反应,然后加入复配乳化剂,制得减摩降阻剂NH-JZ。研究了NH-JZ的润滑性能、抗磨减摩性能、起泡性能、抗温性能、荧光级别、生物毒性及与钻井液的配伍性,并在中石化、中石油共17口井进行了现场应用。结果表明,NH-JZ具有优异的润滑性能及抗磨减摩性能。加入0.5%NH-JZ的膨润土浆常温下润滑系数降低率为90.41%,磨失量降低率为99.98%;加入2.0%NH-JZ密度为2.05 g/cm3加重基浆的润滑系数降低率为86.87%,磨失量降低率为88.52%。NH-JZ可形成高强度的极压膜,承压能力可达360 kgf。NH-JZ抗温达200℃,无生物毒性,荧光级别低,与聚胺聚合物钻井液体系、聚磺钻井液体系及有机盐钻井液体系均具有良好的配伍性。现场应用结果表明,NH-JZ能显著改善钻井液的润滑性,有效降低摩阻和扭矩,适用于大斜度井、大位移定向井和长水平井钻井。图2表8参13     

硼化丁二酰亚胺油酸甲酯的合成与性能评价

用丁二酰亚胺,三乙醇胺,双氧水,油酸甲酯和硼酸合成了硼化丁二酰亚胺油酸甲酯。用四球机和曲轴箱模拟试验分别对硼化丁二酰亚胺油酸甲酯在菜子油中的抗磨减摩性能和清净分散性能进行了评价,并借助于扫描电子显微镜(SEM)和x-射线光电子能谱(XPS)对硼化丁二酰亚胺油酸甲酯的抗磨减摩机理进行了探讨。随着硼化丁二酰亚胺油酸甲酯添加量的增加,菜子油的最大无卡咬负荷和烧结负荷增加,而磨斑直径和摩擦因数则下降,结焦量也逐渐减少。当硼化丁二酰亚胺油酸甲酯的添加量为2.5%时,最大无卡咬负荷从674 N增加到980 N,增加了约45%。烧结负荷从1236 N增加到2452 N,增加了约98%。磨斑直径从0.62 mm下降到0.40 mm,下降了约35%。摩擦因数则从0.071下降到0.053,下降了约25%。结焦量从28.2 mg下降到18.9 mg,下降了约33%。铝板评级也从10级下降到5.5级,提高了4.5级。说明硼化丁二酰亚胺油酸甲酯是一种具有良好抗磨减摩性能和清净分散性能的多功能添加剂。XPS分析表明,摩擦表面所形成的高强度吸附膜和摩擦化学反应膜具有优良的抗磨减摩作用。(图8表2参考文献6)     

Ti—Si—N纳米复合薄膜的超硬性

ＴｉＮ薄膜具有高硬度、低摩擦系数等优良的综合机械性能 ,已作为耐磨减摩涂层得到广泛应用[1] 。尽管ＴｉＮ薄膜作为涂层材料具有优良的综合机械性能 ,但仍存在一些可以改进的方面 ,如它的高温抗氧化性不强 ,硬度还不够高 (ＨＶ2 2ＧＰａ左右 )等等[1] 。近几年来 ,一些超硬纳米复合薄膜体系表现出优越的机械性能 ,成为超硬薄膜研究热点之一。ＴｉＮ薄膜中加入少量的Ｓｉ,能够细化ＴｉＮ晶粒甚至可至纳米量级 ,可提高其硬度至 4 0～ 5 0ＧＰａ ,甚至可能接近金刚石的硬度[2 ,3 ] 。本文研究了Ｔｉ Ｓｉ Ｎ纳米复合薄膜硬度随Ｓｉ含量和基片…     

超声振动对摩擦系数影响的试验研究

超声振动的应用十分广泛，有关超声振动对摩擦影响的问题，已引起国内外学者的注意。该文通过自行设计的实验装置，从超声振动引起摩擦力变小这一现象入手，对超声振动减摩进行了实验研究。通过实验分析了摩擦表面在超声振动中振动振幅对摩擦系数的影响以及载荷变化对摩擦性能的影响。当超声振动振幅为5μm时，摩擦系数降低为没有振动时的10％。     

超声波悬浮能力及其试验研究

研究超声波近场悬浮能力构造超声波轴承,通过近场悬浮特性和压电振子振动模态分析,利用自行设计的悬浮能力试验装置测试得出超声振动对物体具有悬浮能力。这种悬浮能力随振幅增大而增强,由于悬浮间隙的存在,能主动形成动压润滑气膜,减小了物体间的摩擦磨损。     

延长油田水平井钻井液优化与应用

延长油田水平井现用KPAM聚合物钻井液体系存在着抑制性能不足、流变性能不佳等问题,导致现场卡钻、托压等问题频繁发生。提出用阳离子乳液聚合物DS-301与RHJ-1乳化石蜡取代原体系中的KPAM和水基润滑剂,以改善钻井液性能。DS-301为大分子阳离子聚合物抑制剂,带有大量的阳离子基团,其分子量可以达到600万以上,能够有效提高连续相的黏度;RHJ-1具有优良的润滑防塌性能,能辅助提高DS-301的化学抑制效果。通过室内实验优选,0.3% DS-301与2.0% RHJ-1复配的阳离子乳液聚合物钻井液体系在100℃老化16 h后塑性黏度为25 mPa·s,动切力为12.5 Pa,润滑系数为0.233,高温高压泥饼黏滞系数为0.052 4,滚动回收率高达92.8%,对比KPAM聚合物体系在流变性能和抑制性能上有了明显的提高,有利于大幅度减少了卡钻问题的发生;通过配合加入1%极压减摩剂JM-1,润滑系数进一步降低到了0.137,有效地提高了钻井液的润滑性能,解决了水平段出现的托压问题。现场试验3口井,在水平钻进井段控制钻井液滤失量在5 mL以下,保持动塑比在0.48 Pa/（mPa·s）左右,提高钻井液携岩性能,保持井壁的稳定,现场施工作业顺利。      

架空导线防护润滑脂的制备及作用机理

为了研制一种具有减摩抗磨和抗腐蚀性能的润滑脂,提高架空导线的耐磨损和抗腐蚀性能,利用原位聚合法制备了核壳结构的二氧化硅-聚苯胺纳米添加剂,考察了二氧化硅-聚苯胺添加剂对聚脲润滑脂理化性能、抗腐蚀性能和摩擦学性能的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)对磨损表面进行表征分析。结果表明,所制备的核壳结构二氧化硅-聚苯胺添加剂为球形,粒径为80～100 nm;当二氧化硅-聚苯胺的质量分数为3%时,润滑脂具有较好的抗腐蚀和减摩抗磨性能,分析表明润滑脂的抗腐蚀性能主要归因于聚苯胺的钝化作用机制,减摩抗磨性能主要取决于“修补效应”、“滚动效应”、表面润滑保护膜等多种减摩抗磨机制的协同作用。     

一种井下减摩振动器的设计

在连续管水平钻井中,管柱与井壁之间的摩阻是影响钻井深度的重要因素。而井下振动减摩工具可以很好地减轻管柱的摩阻,延伸管柱的入井位移。为此,以机械式振动减阻器为研究对象,用有限元软件设计了井下减摩振动器的具体结构。抽取流体域模型并将其导入到ANSYS Fluent流体软件中,模拟计算振动过程中液体压力随阀口间隙的变化规律,据此计算并选出2个碟形弹簧的特性参数;最后将相关参数植入用Simulink模块建立的振动仿真系统中,计算了振动过程中减摩振动器各参数随时间的变化规律。研究结果可以为类似振动减阻器的设计提供参考。     

镍合金基高温自润滑材料

本文从基体材料研究、固体润滑剂的使用、研制工艺三个方面综合评述了镍合金基高温自润滑材料的研究状况,并指出开展镍合金基高温自润滑材料的研究具有较大的实用意义。