[发明专利]一种钻井堵漏材料摩擦系数测量方法与装置

摘要

本发明提供了一种钻井堵漏材料摩擦系数测量方法，并提供了一种可有效模拟地层条件的钻井堵漏材料摩擦系数测量装置。通过将干燥处理后的堵漏材料单层、均匀、平整地黏结在两块大小不同的不锈钢平板上，制备堵漏材料摩擦板，来测量现场常用的不同类型的堵漏材料表面摩擦系数。通过将堵漏材料摩擦面浸入到高温地层流体中，来模拟摩擦时的井下高温和流体环境。通过匀速传动杆和直线滑动导轨控制堵漏材料摩擦板匀速直线运动，保证摩擦系数测量结果的可重复性和可对比性。本发明可为钻井堵漏材料优选提供依据，属于石油与天然气勘探开发过程中，针对堵漏材料基础力学参数‑摩擦系数测量的实验方法与装置。

主权项

1.一种钻井堵漏材料摩擦系数测量装置，其特征在于：由摩擦模块、动力模块、控制模块和数据采集模块组成；所述摩擦模块包括恒温液槽、支架、摩擦板、砝码、加热电阻丝；所述恒温液槽由耐腐蚀的不锈钢材料制成，所述恒温液槽的底部安装有加热电阻丝，温度调节范围为常温～150℃；所述支架焊接在恒温液槽底部，保持水平，所述摩擦板为用于固定黏结堵漏材料的不锈钢平板，摩擦板包括两块大小不同摩擦板，面积较大的作为下摩擦板，面积较小的作为上摩擦板，下摩擦板固定于支架上；所述砝码质量可选，放置于上摩擦板上方；所述动力模块由牵引支架、传动杆、直线滑动导轨和电动机组成；所述摩擦模块通过牵引支架相连，牵引支架位于直线导轨上，并通过传动杆与动力系统相连；直线滑动导轨用于约束牵引支架的运动轨迹，使得动力模块提供的拉力保持在同一水平直线上；传动杆保证牵引支架和上摩擦板匀速运动，保证摩擦系数测量结果的可重复性和可对比性；实验过程中位于牵引支架上的拉力、位移和速度传感器实时采集实验数据，用于堵漏材料摩擦系数计算；摩擦模块通过牵引支架相连，牵引支架位于直线滑动导轨上，并通过传动杆与动力系统相连；直线滑动导轨用于约束牵引支架的运动轨迹，使得动力模块提供的拉力保持在同一水平直线上；传动杆一端与电动机连接，另一端通过螺纹与牵引支架连接，牵引支架上端通过细钢丝与堵漏材料摩擦板连接，下端与位移传感器和速度传感器相连接；传动杆保证牵引支架和上摩擦板匀速运动，当电动机输出扭力时，传动杆通过其表面螺纹带动牵引支架沿直线滑动导轨带动上摩擦板做匀速直线运动；电动机用于提供装置的动力，电压调节范围为0～30V；所述控制模块由传感器、电源控制器、电压调节装置、启动/复位控制装置组成；传感器包括拉力传感器、位移传感器和速度传感器；拉力传感器用于监测实验过程中堵漏材料摩擦板之间的摩擦力；位移传感器用于监测上摩擦板的位移；速度传感器用于监测上摩擦板的移动速度；电压调节装置和启动/复位控制装置用于控制同步电机输入电压，以实现对同步电机转速的控制，控制旋钮包括粗调和细调两组，可实现输出电压的精确调控，控制精度为0.1V；复位控制主要控制牵引支架的运动方向，即实现牵引支架复位，以便重新开展下一组实验；所述数据采集模块由计算机组成，计算机内安装有数据记录软件。