图书馆-报告库-中国机械工程学会表面工程分会

Oral Presentation水基钻井液环境下工况温度对聚晶金刚石摩擦磨损性能的影响

编号：485 访问权限：Participants Only 更新：2024-04-24 20:16:28 浏览：285次收藏取消收藏

2024-05-12 17:45

15min

[H2] 论坛7：摩擦、磨损与润滑技术C [H2-2] 论坛7C下午

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摘要

超深井钻探的高温、钻井液冲刷等复杂工况会导致井下动力勘探机具关键零部件PCD止推轴承组服役寿命缩短。为了提高PCD止推轴承在水基钻井液环境下的减摩抗磨性能，揭示工况温度对PCD摩擦机理和磨损机制的影响。本文采用CSM-TRN型多功能摩擦磨损试验机研究了PCD自配副在25℃—125℃工况钾基聚合物钻井液、钙基钻井液、盐水钻井液环境下的摩擦磨损性能。主要研究结果如下：

(1) 在25℃—125℃工况水基钻井液环境下，随着温度升高，PCD摩擦系数的变化趋势为先减小后增大。在25℃—100℃工况水基钻井液环境下，界面间主要是边界润滑效应，摩擦系数主要与界面间的悬键钝化效应有关，而高于100℃工况水基钻井液中水分蒸发，钻井液中的氯盐会附着在对磨界面，此时摩擦系数主要与表面粗糙度有关。

(2) 在25℃—125℃工况水基钻井液环境下，随着温度升高，PCD磨损率均呈现增大的趋势。主要是由于温度升高，疲劳磨损程度增大，且钻井液中氧气分子的活性增加，氧化程度增大。

(3) 在25℃—125℃工况，钾基聚合物钻井液环境下PCD的减摩性能相较于钙基钻井液、盐水钻井液好。主要是由于高碱性的钾基聚合物钻井液环境能够为对磨界面提供更多的羟基，悬键钝化效应强，且在高于100℃工况KPAM发生的凝胶现象有利于石墨层的吸附，因此钾基聚合物钻井液环境下PCD的减摩性能最优。