中国石油大学(华东)实验四钻井液润滑性测定

一．实验目的

1. 掌握钻井液润滑性测定仪器的使用和校正方法；

2. 了解钻井液润滑性的调整方法及常见润滑剂对钻井液润滑性能的影响。

二．实验原理

钻井液中固相含量对其润滑性影响很大。随着钻井液固相含量增加，除使泥饼粘附性增大外，还会使泥饼增厚，易产生压差粘附卡钻。另外，固相颗粒尺寸的影响也不可忽视。致密、表面光滑、薄的泥饼具有良好的润滑性能。降滤失剂和其它改进泥饼质量的处理剂（比如磺化沥青）主要是通过改善泥饼质量来改善钻井液的防磨损和润滑性能。在钻井液条件相同的情况下，岩石主要是通过影响所形成泥饼的质量以及井壁与钻柱之间接触表面粗糙度而起作用的。

（1）惰性固体的润滑机理：固体润滑剂能够在两接触面之间产生物理分离，其作用是在摩擦表面上形成一种隔离润滑薄膜，从而达到减小摩擦、防止磨损的目的。多数固体类润滑剂类似于细小滚珠，可以存在于钻柱与井壁之间，将滑动摩擦转化为滚动摩擦，从而可大幅度降低扭矩和阻力。

（2）沥青类处理剂的润滑机理：沥青类处理剂主要用于改善泥饼质量和提高其润滑性。沥青类物质亲水性弱，亲油性强，可有效地涂敷在井壁上，在井壁上形成一层油膜。这样，既可减轻钻具对井壁的摩擦，又可减轻钻具对井壁的冲击作用。

（3）液体润滑剂的润滑机理：矿物油、植物油、表面活性剂等主要是通过在金属、岩石和粘土表面形成吸附膜，使钻柱与井壁岩石接触（或水膜接触）产生的固-固摩擦，改变为活性剂非极性端之间或油膜之间的摩擦，或者通过表面活性剂的非极性端还可再吸附一层油膜。从而使回转钻柱与岩石之间的摩阻力大大降低，减少钻具和其它金属部件的磨损，降低钻具回转阻力。

三．仪器、药品

1. ZNS型打气筒失水仪一台 2. 粘滞系数测定仪一台

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3. 高搅机一台 4. 秒表一只 5. 钢板尺一个 6. 20ml量筒1个 7. 滤纸

8. 待测泥浆泥浆约500ml 9. CMC溶液 500ml

四、实验步骤

1.接通粘滞系数测定仪的电源，预热15min，并检查电机、清零及显示屏工作是否正常。

2.通过手动调节测试板和仪器箱底的升降螺母使仪器测试板水平泡居中。 3.按清零按钮将数字显示屏归零。

4.测定基浆的滤失量后，将泥饼平整的放置在测试板上，将长方体滑块以垂直于测试者身体方向，缓慢地放置在泥饼的中心位置，并静置1min。

5.按动电机按钮，测试板开始以一定速率缓慢的倾斜，直到滑块开始与泥饼出现相对滑动时，立即记录下此时显示屏的读数。此读数的正切值即为泥饼的粘滞系数。

6.取基浆加入一定量的CMC并高速搅拌10min，按实验步骤4和5测定泥浆泥饼的粘滞系数。

五、数据处理

确定加入CMC前后的润滑系数降低或提高率，并简要解释原因并提出简要的对策。

1、原始数据如表1。

表1 原始实验数据表 15min滤失量项目 （ml） 基浆

泥饼/（mm） 17 1.5 2

润滑仪读数 17 润滑系数 0.3057 基浆+润滑剂 8.5 1.0 14 0.2493 2、计算润滑系数降低率如下：

润滑系数降低率==0.3057-0.2493润滑系数基浆润滑系数基浆+润滑剂润滑系数基浆

0.30573、原因解释如下：

由计算结果可知，润滑系数降低。其原因是由于，CMC通过在粘土表面形成吸附膜，使钻柱与井壁岩石接触（或水膜接触）产生的固-固摩擦，改变为活性剂非极性端之间或油膜之间的摩擦，或者通过表面活性剂的非极性端还可再吸附一层油膜。从而使回转钻柱与岩石之间的摩阻力大大降低，减少钻具和其它金属部件的磨损，降低钻具回转阻力。

=18.45%六.实验总结

通过实验，掌握了粘滞系数测定仪器的使用，了解了液体润滑剂的润滑机理，知道了钻井液润滑性的调整方法及常见润滑剂对钻井液润滑性能的影响。 最后，十分感谢老师的悉心指导！

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