Строительство скважин - трибометр

 

 трибометр

По сравнению с прибором аналогичного назначения Американского нефтяного института данный прибор обеспечивает однозначный выбор наиболее эффективного закупоривающего материала (наполнителя) для ликвидации поглощений промывочной жидкости по минимально необходимой для этого концентрации наполнителя, способ определения которой защищен патентом № 2062452 Российской Федерации / 4 /.

 

Т р и б о м е т р предназначен для оценки триботехнических свойств промывочных жидкостей, характеризующих их способность снижать трение между контактирующими в скважине поверхностями и их износ.

 

В общем случае при бурении контактирующими в скважине поверхностями являются следующие: наружная поверхность бурильных труб и их соединений - стенка ствола скважины (внутренняя стенка обсадных труб), вооружение породоразрушающего инструмента - забой скважины, внутренняя поверхность керноприемной трубы - керн.

 

Основным показателем триботехнических свойств (смазочной способности) промывочных жидкостей служит коэффициент триады трения “бурильные трубы - исследуемая промывочная жидкость - стенка ствола скважины”.

 

Снижение коэффициента трения позволяет:

 

- уменьшить крутящий момент при вращении колонны бурильных труб и снизить сопротивления при продольном их перемещении в скважине (при СПО), что в целом снижает энергоемкость процесса бурения;

 

- снизить вероятность возникновения дифференциальных прихватов (затраты на их ликвидацию);

 

- повысить ресурс работы бурильных труб и их соединений, породоразрушающего инструмента, гидравлических забойных двигателей, гидравлических частей буровых насосов;

 

- увеличить выход керна в результате предупреждения его самоподклинок.

 

Схема трибометра приведена на рис. 4. Пара трения состоит из стального или изготовленного из сплава Д16Т цилиндрического образца 1, который закреплен на нижней части вертикально установленного вала 3, соединенного через редуктор с электродвигателем 5, и контробразца 2. Последний может быть выполнен из стали или из горной породы. Контробразец 2 установлен в держателе, верхняя 6 и нижняя 7 части которого соединены осью 8. Верхняя часть держателя для обеспечения возможности поворота контробразца вокруг образца за счет возникающей силы трения установлена в подшипнике 9. В середине нижней части держателя выполнено кольцо 10, которое охватывается прикрепленным к нему тросиком 11. Один конец тросика связан с механизмом нагружения (грузами) 12, а другой - с динамометром 13, являющимся измерителем усилия прижатия трущихся поверхностей и силы трения. Образец и контробразец помещены в емкость 14 с исследуемой промывочной жидкостью.

 

Перед началом испытаний к тросику крепят груз, обеспечивающий создание необходимого усилия прижатия контробразца к образцу, после чего включают электродвигатель. За счет возникающей силы в паре трения контробразец поворачивается вокруг вертикальной оси в направлении вращения образца. Величина силы трения фиксируется динамометром. Значение коэффициента трения находят как частное от деления силы трения на усилие прижатия трущихся поверхностей. При переходе от одной исследуемой промывочной жидкости к другой поверхности контробразца и образца обезжиривают и промывают дистиллированной водой.

 

Основные технические характеристики трибометра:

 

- удельное контактное усилие прижатия трущихся поверхностей (в Н на 1 мм длины контакта) до 5

 

- скорость скольжения трущихся поверхностей, м/с до 2

 

- объем испытуемой промывочной жидкости, см3 100

 

- габаритные размеры прибора, мм 230х125х100

 

- масса без грузов, кг 8

 

 

Отличительными особенностями данного трибометра, защищенными патентом № 2044301 Российской Федерации / 5 /, являются полная имитация работы бурового снаряда в скважине, использование для измерения силы трения простого и высокоточного измерительного устройства, предельно малые габариты.

 

Все рассмотренные выше приборы и методики прошли достаточно широкую апробацию, результаты которой убедительно свидетельствуют о высокой результативности их использования в процессе оптимизации составов промывочных жидкостей для бурения скважин в сложных геолого-технических условиях.