套管磨损正交试验及其影响因素的极差分析

为了确定正压力、转速、钢级和钻井液等因素对套管磨损的影响程度,建立了磨损-效率模型来预测井下套管的磨损,通过套管磨损四因素三水平正交磨损试验,测量了正交表中给定正压力、转速、钢级和钻井液类型下套管的磨损效率和摩擦因数,同时通过试验数据的极差分析得出了减少套管磨损的优化的水平搭配方案。分析结果表明,使套管磨损性能最佳的试验条件为正压力200 N,转速60 r/min,钢级为N80,钻井液类型为油基钻井液;钻井液类型对套管磨损效率的影响因素最大,套管钢级的影响次之,转速再次之,正压力的影响最小。     

超级13Cr油管在不同材料套管中磨损对比试验

对P110与TP140 2种不同的套管材料与超级13Cr油管材料的磨损性能进行了试验研究。通过对失质量、摩擦因数和往复磨损效率的对比研究,揭示了超级13Cr油管材料与不同套管材料的磨损特性。试验结果表明,TP140钢由于硬度比P110钢高,所以在单位时间内对超级13Cr钢造成的磨损更为严重。在恒定介质中,2对摩擦副的摩擦因数随着接触力和摩擦频率的改变变化不大。分析磨损表面形貌,结果表明超级13Cr油管材料表面磨损形貌为片状剥落和犁沟共存。     

钻杆与套管摩擦磨损的试验研究

模拟井下工况,利用钻杆/套管摩擦磨损试验机试验分析了摩擦行程、钻井液黏度、接触载荷和钻杆转速等因素对套管磨损的影响规律。得出套管磨损量与摩擦行程、磨损率与接触载荷均呈现近似的线性关系;接触力增大,摩擦因数总体上有增大的趋势;增加钻井液黏度可以使摩擦因数有所降低,但不能大幅降低套管磨损;钻杆转速超过140r/min时,转速增加引起的摩擦副振动逐渐加剧直至共振,导致套管磨损率出现较大幅度的上升。该研究成果为钻井参数优选、套管磨损预测和减磨优化设计提供了参考依据。     

油气井套管磨损规律试验研究

为增强油气井套管减磨设计的针对性,对套管磨损规律进行了试验研究。利用模拟井下工况的钻杆/套管摩擦磨损试验机,通过改变试验载荷,首先分析了接触力对套管磨损的影响;再以S45C、S55C、N80和P110等钢级套管在不同密度钻井液中进行试验,对比分析了各材质套管在不同加重剂条件下的磨损特性。试验发现:在非加重钻井液中,套管的磨损率普遍较高;随着钻井液密度增大,套管磨损率先快速降低后又缓慢上升;重晶石粉与铁矿粉的质量比为2:1时,加重剂的减磨效果最显著。研究表明:套管磨损率与接触力呈近似线性关系;将接触力控制在一定范围内并合理选配加重剂和套管材质,可使套管磨损降至最低水平;套管磨损效率与其抗拉强度和屈服强度的比呈幂函数关系,并给出了计算套管磨损效率的经验公式。该研究结果可为套管磨损预测提供依据。      

两种主要高强度套管的耐磨性能试验

套管磨损是深井、超深气井钻井过程中困扰作业人员的突出问题,摸清P110和V140这两种主要钢级的高强度套管的耐磨性能对于钻井设计选用套管具有重要意义。为此,采用美国摩尔技术公司的全尺寸套管磨损试验机,模拟油气田现场的钻井作业参数以及钻井液配方,开展了钻杆接头与套管内壁间低、中、高3种典型的侧向力对P110和V140钢级套管的全尺寸实物磨损试验研究,检测并对比分析了磨损套管试样在不同磨损时间段的磨损沟槽深度、沟槽宽度、磨损系数、摩擦系数以及磨损体积等参数,并对套管摩擦表面进行了扫描电镜分析,进而探讨了不同工况条件下的套管摩擦机理。结果认为:在低侧向力的情况下,两种套管的磨损情况基本相当;在中等侧向力的情况下,V140套管的磨损比P110套管严重;在高侧向力的情况下,P110套管的磨损明显要大于V140套管;随着钻杆接头与套管内壁之间接触侧向力的增加,摩擦副之间的摩擦系数增大且处于黏着磨损状态。该研究成果对于在套管柱设计中根据不同井眼曲率考虑套管的耐磨性能选用套管具有参考价值。     

钻井液油水比对2Cr13套管摩擦学性能的影响

目前关于钻井液润滑性能对油套管磨损行为影响的研究较少。为此,以G105钢和2Cr13钢为摩擦副,通过销盘摩擦试验研究钻井液油水比对石油套管摩擦学性能的影响。对套管磨损率、摩擦因数、表面形貌以及磨损产物进行分析,得到了不同油水比下套管的磨损机理:增大钻井液油水比可以显著减轻套管磨损;随着油水比从0增加到5,磨损率和平均摩擦因数呈现先减小后增大的趋势;油水比为0～3时套管主要磨损机制为磨料磨损,油水比为3～5时套管主要磨损机制为腐蚀磨损;低油水比下(小于3),犁沟是销盘表面主要磨损形貌;高油水比下,小孔和裂纹是销盘表面主要磨损形貌;过高的含油量会阻止摩擦热损失,导致钻井液温度迅速升高、Cl-活性显著增强,从而加剧腐蚀磨损。为防止2Cr13石油套管在使用过程中过度磨损,推荐钻井液油水比为3左右。研究结果可为减轻套管磨损以及降低钻井风险研究提供一定的指导。     

大位移井套管磨损预测及防磨技术研究

针对大位移井套管磨损问题,以White和Dawson提出的磨损效率理论模型为基础,建立了套管磨损预测模型。利用该模型定量地分析了井眼狗腿度、机械钻速、顶驱转速、底部钻具组合、套管钢级和钻井液性能对套管磨损的影响规律。分析结果表明,套管磨损深度随井眼狗腿度、顶驱转速、底部钻具组合外径的增大而增大,随机械钻速和钻井液密度的增大而减小。根据所计算的钻柱与套管之间接触力的分布情况,可对发生磨损的重点井段进行分析。综合以上分析结果,制订了相应的防磨措施,这些措施对现场施工具有一定的指导意义。     

南海西部油田高温高压气井套管磨损预测

为避免南海西部油田高温高压气井套管磨穿问题的发生,对套管磨损进行了预测。采用滑台式套管磨损试验机,在模拟工况下开展了系列磨损试验,得到了接触力、转速、钻井液密度等参数与套管磨损量之间的关系,求取了套管壁厚损失、抗内压强度、抗外挤强度及安全系数等参数。试验结果显示,接触力越大,转速越高,钻井液密度越大,则套管累计磨损量越大;不同耐磨带对应的套管磨损不同且差别较大,在设计工况下套管磨损系数小于2.0×10-14 Pa-1。以A7H井为例,造斜率为3°/30m,φ339.7 mm和φ244.5 mm套管磨损后壁厚分别减小8.5%和13.1%,抗内压强度分别降低8.0%和13.0%,抗外挤强度分别降低8.0%和13.0%,抗内压最小安全系数分别为1.41和1.47,抗外挤强度最小安全系数分别为1.22和1.20,强度满足相关标准的要求,现场作业中未出现套管磨损失效现象。研究表明,接触力、转速、钻井液密度相同的条件下,磨损量与磨损时间之间呈多项式关系;该预测方法可较为准确地预测套管磨损程度,从而决定是否采取防磨减磨措施,避免井下故障发生。      

油井钻杆-套管摩擦磨损试验机的研制

随着定向井、水平井、深井所占的比例增大,造成钻杆与套管磨损严重,摩擦阻力大,甚至发生卡钻事故,因此对钻杆与套管的摩擦磨损试验研究提出了更高要求,而插销式试验机不能有效地模拟现场工况,为此,研制了MZM—500型油井钻杆-套管摩擦磨损试验机。通过选择钻杆、套管、钻井液、温度等参数的不同组合对钻杆外壁沿套管内壁的摩擦旋转进行了有效模拟,该机能够实时显示正压力、摩擦因数、磨损量、温度等试验数据。应用表明,该机工作平稳、振动小、转速恒定,与设定值相同,钻井液温度与温度调控系统一致,取得了良好的试验效果。     

重晶石和铁矿粉对套管磨损的实验研究

在深井和超深井钻井过程中，为提高钻井液密度经常使用重晶石和铁矿粉加重，造成了套管和钻杆的磨损。利用美国Maurer公司引进的全尺寸套管磨损试验机，对比考察了钻井液中所含的重晶石和铁矿粉对套管和钻杆试件摩擦摩损性能的影响，并采用扫描电子显微镜观察分析了磨损表面形貌，探讨了其磨损机理。结果表明，随着钻井液中铁矿粉含量的增大，磨损机理由磨粒磨损转变为黏着磨损；随着铁矿粉含量减小、重晶石含量增加、套管的磨损变为磨粒磨损；重晶石和铁矿粉混合以一定比例加入钻井液作为加重剂时比单纯地使用铁矿粉或重晶石作为钻井液加重剂效果要好。     

油酸酯与ZDDP复配的摩擦学特性研究

研究了油酸酯与ZDDP复配的润滑油品，其PB值是46号液压油的1．88倍，摩擦行程6h，终止摩擦系数为0．008，是46号液压油终止摩擦系数的1／3，摩擦行程26．0km，摩擦副的磨损量为0．07mg。     

抽油泵泵筒柱塞摩擦副配对试验研究

为合理选择抽油泵泵筒和柱塞摩擦副材料及表面处理工艺 ,提高抽油泵的使用寿命 ,选择碳钢、 4 %～ 6 %铬钢、 30 3钢、海军黄铜和蒙耐尔合金等 5种材料和相应的表面处理工艺 ,共配对组成 2 3对摩擦副在相同条件下进行了耐磨性试验。综合分析试验结果 ,推荐泵筒材料和表面处理工艺排序为碳钢 (45号 )镍磷镀黄铜镀铬 4 %～ 6 %铬钢加压氮化蒙耐尔合金镀铬 30 3钢镀铬 ;推荐柱塞材料和表面处理工艺排序为碳钢 (45号 )激光处理碳钢 (45号 )镀铬蒙耐尔合金镀铬碳钢 (45号 )镍磷镀黄铜镍磷镀。综合考虑成本、耐磨性和实际应用可行性 ,建议选用碳钢镍磷镀 /碳钢镀铬作为抽油泵泵筒 /柱塞副配对材料     

基于钻杆检测的套管磨损监测技术研究与试验

鉴于目前钻井现场缺乏有效的套管磨损监测技术的现状,建立了利用钻杆接头磨损量、钻柱组合和钻时数据反算套管磨损量的计算模型,编制了相应的计算程序,形成了一套可计算任意井深处套管磨损量的现场监测技术。建模时假设套管与钻杆接头的磨损量与磨损时间成正比,套管磨损量与钻杆接头磨损量成比例。现场试验结果表明,钻杆接头外径检测方法可以计算出各井深处套管磨损的体积,而且监测和计算过程不复杂,操作过程对钻井作业不产生影响,是适合现场操作的套管磨损监测方法。     

有杆泵井管杆磨蚀机理及应用研究

根据国内油田有杆泵井管杆偏磨腐蚀的现状，并以胜利油田偏磨井为例，指出了进一步开展管杆偏磨腐蚀(磨蚀)机理研究的必要性。对目前国内外管杆偏磨腐蚀理论研究进展和应用研究防治现状做了概括述评，指出了存在的问题，并提出了下一步研究的方向。     

抽油杆柱防偏磨器的研究

为解决抽油机井杆管偏磨问题，研制了一种抽油杆枉防偏磨器，介绍了其结构和工作原理，建立了防偏磨器下部抽油杆柱运动的数学模型，提出了适合于不同抽油机井的抽油杆柱防偏磨器的设计方法。现场应用证明，此装置可有效地降低抽油杆柱动载荷，消除由于杆柱弯曲而产生的杆柱偏磨和脱螺纹现象，显著提高杆柱的断脱周期，降低抽油机的悬点载荷，不增加有杆抽油系统的冲程损失，提高油田的整体经济效益。     

钻杆防磨技术的现状和发展

在深井超深井勘探过程中，由于径向力、涡动、横向振动等因素的存在，随着钻井时间的增长，钻柱作用于套管内壁的侧向力增大，导致套管磨损的问题越来越严重。介绍了近年来钻杆防磨技术的发展，主要从钻杆接头表面处理和钻杆保护器2方面来研究防磨减磨措施的现状和发展。     

抽油泵摩擦副高含水期耐磨性试验研究

针对油田高含水期开采井液所具有的特点 ,合理选择抽油泵泵筒和柱塞摩擦副的材料及表面处理工艺 ,可提高抽油泵的使用寿命。选择泵筒材料及工艺为碳钢表面镀铬、碳钢表面镀镍磷和 38CrMoAl氮化 ;柱塞材料及工艺为碳钢表面镀铬、碳钢表面镀镍磷、碳钢表面喷焊和38CrMoAl氮化 ,分别配对组成 9对摩擦副在同等条件下进行了耐磨性试验。综合分析试验结果 ,结合摩擦副的摩擦系数 ,认为碳钢喷焊柱塞与碳钢镀铬泵筒配对为最优 ,38CrMoAl氮化柱塞与碳钢镀铬泵筒配对次之。     

10.00-20-16P.R轮胎早期损坏的解决措施

针对10.00-20轮胎子口爆、不耐磨两种质量缺陷,从产品结构、配方、设计及工艺过程等方面进行了分析并提出改进措施。调整帘线伸张、模型钢圈宽度、钢丝胶厚度,改善冠胶、三角胶、钢丝胶配方,并加强工艺管理是此次改进的主要措施。     

7256宽温度航空通用脂的研究

7256宽温度范围航空通用润滑脂是一种可代替多种航空脂的新型通用航空脂,符合美军标MIL—G—81322规格。介绍了7256润滑脂的配方研制、联合化验及台架试验情况。     

乙二醇装置500#蒸发器磨蚀机理及修复

扬子石化公司烯烃厂乙二醇车间500^#蒸发器自1987年投料开车后，塔壁发生了严重的磨蚀现象，曾导致了多起装置非计划停车事故，文章针对蒸发系统特定的工艺特点，分析了发生磨蚀的机理，得出结论－高温，弱酸性的水溶性介质是造成磨蚀的根本原因，高速介质对器壁的冲刷是引起壁厚减薄的直接原因，并结合1992年度装置大检修的实际过程，提出了相应的俱复措施及施工方案。