钻井液润滑性优秀课件

钻井液钻工井艺液原润理滑电性子的教影案响因素第二章
2.钻井液润滑性的主要影响因素
摩阻力的大小不仅与钻井液的润滑性能有关，其影响因素还 涉及到钻柱、套管、地层、井壁泥饼表面的粗糙度；接触表面的 塑性；接触表面所承受的负荷；流体粘度与润滑性；流体内固相 颗粒的含量和大小；井壁表面泥饼润滑性；井斜角；钻柱重量； 静态与动态滤失效应等。在这些众多的影响因素中，钻井液的润 滑性能是主要的可调节因素。
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钻井液工钻艺原井理液电的子润教滑案性能 第二章
从提高钻井经济技术指标来讲，润滑性能良好的钻井液有以下优点： (1)减小钻具的扭矩、磨损和疲劳，延长钻头轴承的寿命； (2)减小钻柱的摩擦阻力，缩短起下钻时间； (3)能用较小的动力来转动钻具； (4)能防粘附卡钻，防止钻头泥包。
钻井液钻工井艺液原润理滑电性子的教影案响因素第二章
1．钻井作业中摩擦现象ຫໍສະໝຸດ 特点随着密封轴承的出现，改善钻井液润滑性能的目的主要是为了降低钻井 过程中钻柱的扭矩和阻力。在钻井过程中，按摩擦副表面润滑情况，摩擦可 分为以下三种情况：
(1)边界摩擦：两接触面间有一层 极薄的润滑膜，摩擦和磨损不取决润滑 剂的粘度，而是与两表面和润滑剂的特 性有关，如润滑膜的厚度和强度、粗糙 表面的相互作用以及液体中固相颗粒间 的相互作用。有钻井液的情况下，钻铤 在井眼中的运动等属边界摩擦。
钻井液润滑性
钻钻井井液液工工艺艺原原理理电电子子教教案案—第五第章二章
• 本章要点： • 1、掌握有关的基本概念； • 2、钻井液润滑的特点、影响因素、常
见润滑剂及其作用机理； • 3、了解钻井液润滑性与钻井的关系
前言
钻井液的润滑性能通常包括泥饼的润滑性能和钻井液这 种流体自身的润滑 性两方面。钻井液和泥饼的摩阻系数， 是评价钻井液润滑性能的两个主要技术指 标。钻井液的润 滑性对钻井工作影响很大。特别是钻超深井、大斜度井、水 平井和丛式井时，钻柱的旋转阻力和提拉阻力会大幅度提高。 由于影响钻井扭矩和阻力以及钻具磨损的主要可调节因素是 钻井液的润滑性能，因此钻井液的润滑性能对减少卡钻等井 下复杂情况，保证安全、快速钻进起着至关重要的作用。
钻井液润滑性的影响因素
(2)滤失性、岩石条件、地下水和滤液pH值的影响 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。比如说页岩，在钻 井过程中可能会出现锯齿状井眼或糖葫芦井眼，这种井眼的突出部分， 形成的泥饼质量一般较差，与钻柱的接触面积比较小，所以摩擦力就比 较大，而对于渗透性低、均匀程度好的地层，泥饼在井壁表面厚度均匀， 且比较薄，所以润滑性良好。
钻井液润滑性好，可以减少钻头、钻具及其它配件的磨损，延长使用 寿命，同时防止粘附卡钻、减少泥包钻头，易于处理井下事故等。在钻井 过程中，由于动力设备有固定功率，钻柱的抗拉、抗扭能力以及井壁稳定 性都有极限。若钻井液的润滑性能不好，会造成钻具回转阻力增大，起下 钻困难，甚至发生粘附卡钻和断钻具事故；当钻具回转阻力过大时，会导 致钻具振动，从而有可能引起钻具断裂和井壁失稳。
对大多数水基钻井液来说，摩阻系数维持在0.20左右时可认为是合格 的。 但这个标准并不能满足水平井的要求，对水平井则要求钻井液的摩阻 系数应尽 可能保持在0.08～0.10范围内，以保持较好的摩阻控制。因此，除 油基钻井液外，其它类型钻井液的润滑性能很难满足水平井钻井的需要，但 可以选用有效的润滑剂改善其润滑性能，以满足实际需要。近年来开发出的 一些新型水基仿油性钻井液，其摩阻系数可小于0.10，很接近油基钻井液， 其润滑性能可满足水平井钻井的需要。
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钻井液工钻艺原井理液电的子润教滑案性能 第二章
空气与油处于润滑性的两个极端位置，而水基钻井液的润滑性处于其 间。用Baroid公司生 产的钻井液极压润滑仪测定了三种基础流体的摩阻系 数(钻井液摩阻系数相当 于物理学中的摩擦系数)，空气为0.5，清水为0.35， 柴 油 为 0.07 。 在 配 制 的 三 类 钻 井 液 中 ， 大 部 分 油 基 钻 井 液 的 摩 阻 系 数 在 0.08～0.09之间，各种水基钻井液的摩阻系数在0.20～0.35之间，如加有油晶 或各类润滑剂，则可降到0.10以下。这就是我们在定向井、大位移井或复杂 井中经常混油的原因。
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(1)粘度、密度和固相的影响 随着钻井液固相含量、密度增加，通常其粘度、切力等也会相应增大。
这种情况下，钻井液的润滑性能也会相应变差。这时其润滑性能主要取决 于固相的类型及含量。砂岩和各种加重剂的颗粒具有特别高的研磨性能。
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。研究结果表明，钻井液在一定时间内通 过不断剪切循环，其固相颗粒尺寸随剪切时间增加而减小，其结果是双重 性的：钻井液滤失有所减小， 从而钻柱摩阻力也有所降低；颗粒分散得更 细微，使比表面积增大，从而造成摩 阻力增大。可见，严格控制钻井液粘 土含量，搞好固相控制和净化，尽量用低固相钻井液，是改善和提高钻井 液润滑性能的最重要的措施之一。
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(2)干摩擦(无润滑摩擦)：又称为障碍摩擦， 如空气钻井中钻具与岩石的摩 擦，或井壁极 不规则情况下，钻具直接与部分井壁岩石接触 时的摩擦。
(3)流体摩擦：由两接触面间流体的粘滞性引 起的摩擦。
钻井作业中的摩擦现象较为复杂，摩擦是混合摩擦，即 部分接触面为边界摩擦，另一 部分为流体摩擦。在高负 荷边界面上，塑性表面的边界摩擦更为突出。在钻井作业 中，摩擦系数是两个滑动或静止表面间的相互作用以及润 滑剂所起作用的综合体现。