2钻井液的润滑性
一、实验目的
通过实验掌握：1）测试钻井液润滑性的测试方法及原理；2）理解钻井液润滑特性对安全快速钻进的影响作用及润滑剂所起的作用原理。
二、实验内容
测试泥浆的润滑系数
三、实验仪器及测试原理
3.1 EP-B型极压润滑仪
图一 仪器结构图
1、托板 2、测试杯 3、摩擦块托架 4、主轴 5、皮带护罩 6、电机开关 7、调速旋钮 8、调零旋钮 9、扭矩扳手 10、主机体 11、加压手把 12、数显转速表 13、数显摩阻系数表
3.1.1、工作原理
当一个物体在另一个物体的表面做平行滑动时，就会产生一个摩擦力，其大小与作用在摩擦面上的作用力成正比。
即：F??P 式中：
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F——摩擦力 ?——摩阻系数
P——摩擦面上的垂直作用力
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复一层“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。在一定的压力下，润滑膜可能破裂，使两表面直接接触，因而摩擦力猛增。这个刚好使润滑膜破裂的最小压力，就称为“膜强度”。膜强度是表征润滑剂质量的重要参数。
3.1.2、操作步骤
（1）校正仪器
每一次使用仪器时，必须先校正，如果读数达到要求时，即可正常测试。（达不到要求时必须进行磨合工作即标准化）。
a、将摩擦块、摩擦环及仪器上所有接触样品的部位用洗涤剂或肥皂清洗并用蒸馏水彻底洗净擦干，不得有油污，正确安装摩擦块（见图二）月牙面朝向主轴方向，否则会损坏摩擦块。摩擦块和摩擦环先不要接触（即扭力扳手不加压力）。
b、开动仪器，使其在300转/分下运转15分钟，然后调节转速为60转/分的转速空转5分钟，转速偏差±5转/分。待转速稳定后（可以不停机），把扭矩扳手卡在机器上，调整扭力扳手为零。
c、将蒸馏水注满样品杯，并使块和环浸没其中，迅速加压至150英寸磅，观察转速，若高于或低于60转/分，调整至60转/分，然后释放扭矩，调整摩阻系数为零。
d、在标准转速下，迅速调节扭力扳手的表盘读值为16.95N2m（150ln.lb），让仪器运转5分钟。摩阻系数表读值应在33～36，转速60 转/分这个范围内，记录仪表读数。若所测读数不在此范围内，可以继续在水中研磨。若仍达不到要求，可以在实验块与实验环接触表面上加凡尔砂研磨，直到二者的表面完全接触，表面磨光，然后用去离子水清洗干净。再测水的润滑系数使摩阻系数表的读数在33～36之间。
（2）仪器操作
1.将摩擦块、摩擦环及仪器上所有接触样品的部位用洗涤剂或肥皂清洗并用蒸馏水彻底洗净擦干，不得有油污，按（图二）正确安装摩擦块。
图二 摩擦块安装图
2.将摩擦环（14）和锁紧螺母（15）安装在主轴（4）上，由制动轴（16）固定主轴（4），
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用扳手宁紧锁紧螺母（15）（图三）。
4、主轴 14、摩擦环 15、锁紧螺母 16、制动轴
图三 摩擦环安装图
3.将扭矩扳手（9）置于扭矩孔内，使扭矩扳手手柄置于加压器上（11），但摩擦块和摩擦环先不要接触（即扭力扳手不加压力）。
4.开启仪器，使其在300转/分下运转15分钟，然后调节转速为（60＋5）转/分。 5.待转速稳定后（可以不停机），调整扭力扳手示数为零，摩阻系数显示也为零。
6.待测样品注满样品杯(2)置于托板上，升起托板(1)并固定，使摩擦块和摩擦环完全浸没待测样品中。
7.再次检查转速表调好的状态，摩阻系数表是否处于零位。然后迅速旋转加压手把（11）调节扭矩扳手值为16.95N.m（150ln.lb），用秒表记录时间。
8.仪器转5分钟时，读出摩阻系数表显示值，并记录样品的摩阻系数。 （1）．摩擦系数?扭矩读数
100转速为60转/分，加100磅的压力。 即
150in?lbs(扭矩扳手上表盘的读数)?100lbs（磅）
1.5in(作用力臂)水的扭矩表读数(标准值)34 ?用水作标定时的扭矩表读数扭矩表读数(28～48)（2）．修正系数(F)?（3）．润滑性系数?扭矩表的读数?修正系数(F)
100（4）．扭矩减少百分比（润滑系数降低率）是加入润滑添加剂和未经处理的原液体样品的读数之比，计算公式如下：
给定负载下的扭矩减少百分比(%)?1?BL?100 ALBL?在恒定负载下加入润滑添加剂样液的扭矩读数 AL?在恒定负载下未经处理的原样液的扭矩读数
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9.松开加压手把（11）, 摩擦块和摩擦环完全脱离。关闭电源，取出样品杯，将调速旋扭旋转到停止位置。
10.清洗擦干摩擦块、摩擦环和摩擦块托架，存放在无腐蚀气体，干燥环境内。
3.1.3、注意事项
（1) 进行测试工作时手、衣服和其他物品一定要远离旋转部件。
（2) 仪器测试前先用水校正所得仪器的数据后,不要用手触摸摩擦环和摩擦块工作表面。 （3) 摩擦块、摩擦环两者是配套的，不能轻易更换其中一者。如更换其中一件应进行摩擦块和摩擦环的标准化和仪器校正。
（4) 仪器应保持清洁干燥不能受潮，要定期检查。维修时不得用金属铁器敲打。严禁将腐蚀性化学药品与本机同存放
3.2 Fann212型极压润滑仪
（1）校正仪器： 测试环及测试块标准化校验
如果测试环和测试块的金相结构相同，在水中，测试环以60转/分旋转，测试块以150英寸?磅（16.95N?m）的压力作用在测试环上，此时得出的摩擦系数为34。然而测试环和测试块的金相结构并不完全相同，需要一个修正34的修正系数。
1．用清洗剂清洗润滑性测试环和润滑性测试块，再用去离子水清洗。在开始实验前必须清洗不锈钢样品杯、轴套的外露部分、测试环锁紧螺母、测试块托架和主轴的下部。在清洗过程中请不要损伤测试环表面。
注意：外界污染会引起不正确的测试结果，因此请勿接触测试环圆柱面。
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2．把润滑性测试环安装到主轴上，按下仪器后面的主轴止动销用扳手拧紧测试环锁紧螺母。安装过程中确保测试环的锥形面和主轴的锥形面配合精准。
3．把润滑性测试块放到测试块托架上，月牙面朝着主轴方向。
4．将转换开关拨到RPM（转速）位置，打开电源开关，让机器空转运行大约15分钟。 5．逆时针旋转速度控制钮，扭矩/转速表的指针指向60转/分。
6．将转换开关拨到TORQUE（扭矩）位置，旋转torque/zero（扭矩/调零）钮，进行扭矩调零。然后关闭仪器。
7．向不锈钢样品杯中注入蒸馏水，然后将不锈钢样品杯放在样品杯托盘上，抬升托盘直至测试环完全没入蒸馏水中，拧紧碟形锁紧螺栓。
8．逆时针摇扭矩调节手柄，把扭矩扳手放入扭矩扳手卡的凹槽中。
9．开机运行大约5分钟，然后按照步骤5和步骤6再次校准转速和扭矩。
10．将转换开关拨到TORQUE（扭矩）位置，顺时针摇扭矩调节手柄，施加150英寸?磅（16.95N?m）的力，在这个状态下让仪器运行4～5分钟。
11．在新仪器出厂时都给出了润滑性测试环和测试块校准表，表内的值都是在水中测得的。比较力矩读数，平均应在28到48之间的范围，而且稳定在?3内。如果测试环和测试块工作面平滑且读数稳定，可以进行C-“样品的润滑性测试”和D-“样品的润滑性计算”，否则，测试环和测试块必须按B-“研磨测试环和测试块”的程序校验。
（2）润滑性测试步骤
1．搅拌液体10分钟，确认仪器的实验部位是否清洁，将样品杯装入测试液体，把样品杯放在样品杯托盘上，升起样品杯直至测试环和测试块完全浸没在测试液体中。
2．确认扭矩扳手上的表盘在未加载时指针指向零。如果进行标准测试，设置转速为60转/分。
3．施加150英寸?磅（16.95N?m）的载荷，让仪器运行3～5分钟。 4．3～5分钟之后，记录扭矩扳手表盘上的读数，松开扭矩扳手。 5．加入有望改善润滑性的添加剂，重复步骤1-4。
6．关闭电源，放下样品杯托盘，松开力矩扳手，取下测试块。
7．测试完毕后，用清水彻底清洗测试块，用清洗剂清洗测试环和测试块，再用去离子水清洗所有被实验液体浸泡的部件。
（3）润滑性计算
1．摩擦系数?扭矩读数
100 转速为60转/分，加100磅的压力。 即
150in?lbs(扭矩扳手上表盘的读数)?100lbs（磅）
1.5in(作用力臂)水的扭矩表读数(标准值)34 ?用水作标定时的扭矩表读数扭矩表读数(28～48)2．修正系数(F)?3．润滑性系数?扭矩表的读数?修正系数(F)
1004．扭矩减少百分比是加入润滑添加剂和未经处理的原液体样品的读数之比，计算公式如下：
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