[发明专利]一种钻井液在线极压润滑仪

说明书

技术领域

本发明涉及钻井液润滑仪，尤其是一种用于钻井在线测量的极压润滑仪。 

背景技术

随着钻井技术的提高，油井越来越深，钻杆与井壁的摩擦阻力也非常之大。润滑性是钻井液非常重要的性能指标之一，目的是降低钻杆与井壁之间的摩擦阻力。为了评价钻井液的润滑性能，美国石油学会制定了多种评价方法，EP极压润滑仪是方法之一。 

EP极压润滑仪是一种模拟性的室内试验分析仪器，用转动的滑环模拟钻杆，滑块模拟井壁，用于分析钻井液的润滑性能。工作原理是: 

    当两物体（如A、B）相互接触并产生相对位移时，不仅会产生和接触面正交的压力，而且还会产生和接触面平行的摩擦力。如果要A 保持一定数值的速度（B 为参考物），必须是不断加以一定的外力，此时A 也受到一定的摩擦力，这一数值的摩擦力称为滑动摩擦力。滑动摩擦力的方向和相对速度的方向相反。实验证明，滑动摩擦力F 和压力p 成正比，

    即： F=μP                                    （1）

    式中：F----摩擦力；

       P----摩擦面上的垂直作用力； 

       μ----摩阻系数。

EP（extreme pressure lubrisity/film stength test）极压润滑仪用可调速的旋转轴模拟井壁，通过测定旋转轴承套（环）与模块间的磨擦可得到磨擦系数（在钻井液测定中称摩阻系数)。该仪器中，F是推动环/块表面以一定速度滑动的力，P通过扭矩臂将测试块压在测试环上的垂向力，通过测定摩阻系数μ可评价钻井液或处理剂的润滑性能。 

摩阻系数μ，不但与接触物体的质料及表面状况有关，而且与相对运动速度的大小有关。为了减小摩阻系数，可以在两个接触面之间涂敷一层“液膜”，即“润滑膜”。摩阻系数的降低幅度，决定于这层液膜的质量，而润滑剂就是改善液膜质量的化学剂。 

  由（1）式可以看出，只要测得摩擦面上的垂直作用力P和摩擦力F，就可以测出摩阻系数μ。选用变频电机作为拖动负载并配套滑块和滑环，滑环装置在电机的转轴上。由电机拖动理论可知，当电机以恒定速度运转、滑块上施加垂直作用力时，作用在电机转轴上的电磁转矩（T = CMΦIa）与摩擦转矩（Tf）达到平衡，滑块和滑环接触面上产生的摩擦力F 与电机的电枢电流Ia成正比。式（1）可转化为Ia=μP*X(X是系数），因此只要固定垂直作用在滑块上的作用力P，在电机转速恒定的条件下，通过检测电机的电枢电流，就可以得到摩阻系数μ。 

    滑环在空转时，电机的电枢电流很小，当滑块在滑环上加压时，电机的电枢电流增大，在一定的压力下，摩阻越大，电流越大，也就是说，钻井液的润滑性好，则电流小，钻井液的润滑性差，则电流大，因此通过电机电流大小便可分析钻井液的润滑性能。为便于分析对比，规定滑环的转速为60转/分钟，滑块作用于滑环上的作用力为444.8N，蒸馏水的摩阻系数为0.34。仪器主要包括变频电机、滑环、滑块、显示器和扭力扳手几个部分。扭力扳手上有表盘，通过手工加压的方式，当加压到表盘上显示为16.95N.m时，滑块作用于滑环上的作用力为444.8N。 

发明内容

本发明提供一种钻井液在线极压润滑仪，由电脑、无线数传模块、PLC、电流变送器、变频电机、液压油缸、扭力支架、滑环-滑块组成。

随着科学技术的发展和计算机技术的升级换代，自动化、信息化、实时化的钻井队将逐步实现，今后大部分工程数据将通过钻井实时监测系统采集，通过可编程控制器将安装在各关键部位的监测仪器和多种传感器连接起来，再由数传模块将数据无线传输给井队值班房计算机，经过数据处理以图表的形式在计算机上显示出来，然后通过网络传输到钻井公司及总公司，即可实现钻井参数的实时监测和数据共享。 

    EP极压润滑仪是室内试验分析仪器，无法实现钻井在线实时监测。 

    本发明提供一种用于钻井在线实时监测用的极压润滑仪。