USD 75.8146

+0.05

EUR 89.8934

-0.04

BRENT 48.3

+0.46

AИ-92 43.28

0

AИ-95 47.52

+0.03

AИ-98 52.9

+0.03

ДТ 48.53

+0.03

4 мин
255
0

Снижение трения

При относительном движении между двумя соприкасающимися телами возникает сила трения, препятствующая движению. Для улучшения смазывающей способности в качестве добавок к буровым растворам было опробовано множество материалов: графит, слюда, дизельное топливо, сырая нефть и многие другие. С помощью тестера смазывающей способности можно моделировать скорость вращения бурильной колонны и давление, оказываемое бурильной колонной на стенку скважины.

Снижение трения

Тестер предельного давления и смазывающей способности OFITE

Комбинированный тестер предельного давления (ПД) и смазывающей способности это высококачественный прибор, используемый для измерения смазывающей способности бу-ровых растворов, получения данных для определения типа и количества смазочных добавок и скорости износа механических деталей в известных системах флюидов буровых растворов.

Требования электроподключения оборудования: 10 A при 115В, 50/60 Гц. Испытание заключается в измерении крутящего момента стального блока, прижатого к вращающемуся стальному кольцу.

Предельное значение крутящего момента – 600 фунтов на дюйм.

Установка УСР-1

Установка УСР-1 - предназначена для определения смазывающей способности буровых растворов посредством измерения коэффициента трения между трущимися поверхностями, помещёнными в буровой раствор.

FANN 212

Прибор для испытания предельного давления/смазочных свойств FANN 212- данный прибор является разработкой компании FANN- это надежный прибор, с точными лабораторными данными, легкий в использовании. Его основная цель это определение смазывающей способности, определение как долго механическая делать сможет прослужить на производстве при применение различных смазывающих компонентов. Опыты проводятся в результате взаимодействия металлического кольца вращающееся по часовой стрелке и бруска из такого же сплава, под определённым давлением, которое создает кронштейн, определяется коэффициент трения пары.

Данное испытание дает представление о прочности пленки испытуемого раствора при чрезмерных давлениях. Проблема сокращения трения между буровой штангой и стволом скважины требует различных моделирований. В процессе наиболее известного испытания смазочных свойств сопротивление раствора (смазочные свойства) измеряется между двумя закаленными движущимися стальными поверхностями при приложении силы в сто фунтов (которая интерпретируется как давление от 5000 до 10000psi (34470–68940кПа) на промежуточную пленку раствора). Во время испытания смазочных свойств стальной блок прижимается к вращающемуся стальному кольцу. Нагрузка в дюймо-фунтах считывается прямо со шкалы на динамометрическом ключе.

Вывод по установкам

Во время исследования триботехнических свойств буровых растворов были использованы приборы «Тестер предельного давления и смазывающей способности OFITE», Установка УСР-1 и FANN 212.

В результате проверки одинаковых составов растворов на смазывающую способность было выявлено, что прибор FANN 212, показал самые точнее данные.

Результаты

На рисунке 1 представлены результаты исследования смазочной способности, основанной на определении коэффициента трения пары «металл – металл» в жидкой среде, характеризующей вращение колонны бурильных труб в обсаженном участке ствола скважины, и пары «металл – глинистая корка», характеризующей «прилипание» колонны бурильных труб к глинистой корке на стенке скважины.


Рис. 1. Коэффициент трения в растворах со смазывающими добавками (пара «металл-металл» и значения коэффициента трения пары «металл – глинистая корка») 

Из рисунка 1 видно, что растворы ASP 820 и Poly-MudLiquid увеличивают коэффициент трения пары «металл – металл» в среде глинистого раствора (на графике фиолетовый столбик «глинистый раствор»), остальные же смазывающие добавки показали положительный результат во всех трех опытах и снизили коэффициент трения как минимум на 50%.

Рисунок 2 показывает влияние концентрации смазывающих добавок группы FRW на коэффициент трения пары «металл-металл». Видно, что эти добавки позволяют снизить коэффициент трения до 0,12 при концентрации в пределах 1,5-2%, что соответствует относительному снижению коэффициента трения по сравнению с необработанным глинистым раствором на 75%.


Рис 2. Коэффициент трения пары «металл-металл» в глинистом растворе с различной концентрацией FRW

На рисунке 3 представлена зависимость снижения коэффициента трения глинистой корки раствора, обработанного реагентом FRW, и его относительное снижение по сравнению с необработанным раствором. Коэффициент трения корки обработанного глинистого раствора варьируется в пределах 0,1-0,06, при этом относительное снижение коэффициента трения достигает 37%. При увеличении концентрации смазывающей добавки более 2% снижение коэффициента трения корки затухает, что характеризуется уменьшением угла наклона кривой. 


Рис 3. Влияние концентрации смазывающей добавки FRW на коэффициент трения глинистой корки


Заключение

На основе анализа полученных данных смазывающая добавка FRW различных модификаций показала результаты, сопоставимые с применяемыми в настоящее время реагентами: снижение коэффициента трения пары «металл – металл» в глинистом растворе составило 70-75%, в водном растворе 70%. Приготовление раствора не вызывает затруднений, пенообразования не наблюдается, реагенты практически не изменяют pH раствора, ввод смазывающей добавки практически не вызывает изменения реологии глинистого раствора. Оптимальная концентрация смазывающей добавки FRW, по результатам исследования снижения коэффициента трения в разных средах составила порядка 1,5-2%. Таким образом, добавки FRW различных модификаций могут быть успешно применены в качестве смазывающих, однако необходимо более детальное изучение в составе буровых растворов, а также их исследование в промысловых условиях.



Литература

1.Булатор А.И Макаренко П.П, Проселков Ю.М/Буровые промывочные жидкости и тампонажные растворы: Учеб. Пособие. Для вузов.-М.:ОАО Издательство “ Недра”/1999.-424c

2.Д.Р.Грей, Г.С.Г Дарли Состав и свойства буровых агентов. Перевод с английского “Недра”/2004.-170c

3.Булатов А.И, Проселков Ю.М, Рябченко В.И,/М.:-“Недра”/1998.-303с


Keywords: drilling, drilling mud, lubricants, friction, tribotechnical properties



4 . ГОСТ 56946-2016 (ИСО 13500:2008) Нефтяная и газовая промышленность.-Введ.2016-М.:Изд-во стандартов.2016.-56с



Статья «Снижение трения» опубликована в журнале «Neftegaz.RU» (№9, Сентябрь 2020)

Авторы: