Способ определения адгезии смазочных добавок к поверхности твердого тела

 

Изобретение относится к бурению скважин , в частности для исследования эффективности смазочных добавок, вводимых в буровой раствор. Цель изобретения - повышение точности определения адгезии смазочных добавок при использовании в качестве покрытия бурового раствора, способного образовывать во времени структуры как в объемной, так и в пристенной области. На две подложки наносят покрыИзобретение относится к области бурения скважин, в частности для исследования эффективности смазочных добавок вводимых в буровой раствор. Известен способ оценки адгезии пластическлх смазок к поверхности материала в водной среде, основанный на использовании кавит.ационного воздействия воды, облучаемой ультразвуком. В этом случае, чем больше смазочной добавки удержалось на поверхности , т.е. чем выше ее адгезия к поверхности, тем эффективнее смазочная добавка. Данный способ не позволяет оценить адгезию смазок в среде структурированных тия соответственно с промежуточными слоем смазочной добавки и без него, последовательно измеряют напряжения сдвига обоих покрытий и по ним определяют адгезию смазочной добавки и находящимся в среде бурового раствора, способного образовывать во времени структуры как в объемной, так и в пристенной области. Напряжения сдвига обоих покрытий создают путем относительного вращения двух коаксиальных цилиндров, внутренние из которых используют в качестве подложек. Измерение напряжения сдвига осушествляют два раза с временным интервалом, причем первый раз после минутной выдержки и с нанесенным слоем смазочной добавки на подложку, а адгезию осуществляют по показателю а , который определяется из соотношения: а Аск / А12 - ACK1/Ai. где Аск1 и AI - соответственно напряжения сдвига бурового раствора на цилиндре с нанесенным слоем смазочной добавки и без него при первом измерении; Аск12 и Аа - то же, при втором измерении. 2 табл. жидкостей, которыми являются буровые растворы. Способ не рационален и не может использоваться в промысловых условиях. Наиболее близким является способ определения адгезионной прочности льда к поверхности твердого тела, заключающийся в том, что на две подложки наносят покрытия из льда соответственно с промежуточным слоем смазочной добавки и без нее, затем измеряют напряжение сдвига обоих покрытий и по ним определяют адгезию смазочной добавки, показатель адгезии находится как отношение величины напряжений. w W И VI VI ю ON Ю ЧЭ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (! !1 (я)з G 01 N 19/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4774526ИЗ (22) 26,12.89 (46) 30.10,92. Бюл, N 40 (71) Ухтинский индустриальный институт (72) И.B,Куваев и P.Ã.Àõìàäååâ (56) Синицын B.„MèõååB E.Ñ„Фукс Г.И.

Факторы, влияющие на адгезию пластических смазок. Коллоидный журнал. 1986, Xl Vill, вып, 2, с,374.

Зимон А.Д. Адгезия пленок и покрытий;

М.: Химия, 1977, с.148. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АДГЕЗИИ

СМАЗО4НЫХ ДОБАВОК К ПОВЕРХНОСТИ

ТВЕРДОГО ТЕЛА (57) Изобретение относится к бурению скважин, в частности для исследования эффективности смазочных добавок, вводимых в буровой раствор. Цель изобретения — повышение точности определения адгезии смазочных добавок при использовании в качестве покрытия бурового раствора, способного образовывать во времени структуры как в объемной, так и в пристенной области, На две подложки наносят покрыИзобретение относится к области бурения скважин, в частности для исследования эффективности смазочных добавок вводимых в буровой раствор.

Известен способ оценки адгезии пластическлх смаэок к поверхности материала в водной среде, основанный на использовании кавитационного воздействия воды, облучаемой ультразвуком. В этом случае, чем больше смазочной добавки удержалось на поверхности, т.е. чем выше ее адгезия к поверхности, тем эффективнее смазочная добавка.

Данный способ не позволяет оценить адгезию смазок в среде структурированных тия соответственно С промежуточными слоем смазочной добавки и без него, последовательно измеряют напряжения сдвига обоих покрытий и по ним определяют адгезию смазочной добавки и находящимся в среде бурового раствора, способного образовывать во времени структуры как в объемной, так и в пристенной области.

Напряжения сдвига обоих покрытий создают путем относительного вращения двух коаксиальных цилиндров, внутренние из которых используют в качестве подложек.

Измерение напряжения сдвига осушествляют два раза с временным интервалом, причем первый раз после минутной выдержки и с нанесенным слоем смазочной дооавки на подложку, а адгезию осуществляют по показателю а, который определяется из соотношения: и =Аск /А - Аск /At. где Аск и

t2 t2 !

At — соответственно напряжения сдвига бурового раствора на цилиндре с нанесенным слоем.смазочной добавки и без него при первом измерении; А,ка и Аа — то же, при втором измерении. 2 табл. жидкостей, которыми являются буровые растворы. Способ не рационален и не может использоваться в промысловых условиях.

Наиболее близким является спо"об определения адгезионной прочности льда к поверхности твердого тела, заключающийся в том, что на две подложки наносят покрытия из льда соответственно с промежуточным слоем смазочной добавки и без нее, затем измеряют напряжение сдвига обоих покрытий и по ним определяют адгезию смазочной добавки, показатель адгезии находится как отношение величины напряжений.

1772699

Однако данный способ не позволяет определить адгеэи1о смазочных добавок к поверхности материала и производить их выбор. Использование способа позволяет только судить о степени "загрязнения" поверхности твердого тела.

Целью изобретения является повышение точности определения адгезии при использовании в качестве покрытия бутового раствора способного образовывать во времени структуры как в объемной, так и в пристенной области.

Это достигается тем, что на приборе коаксиального типа с гладким внутренним цилиндром создается напряжение сдвига обоих нанесенных покрытий путем относительного вращения двух коаксиальных цилиндров, внутренние из которых используются в качестве подложек, измерение напряжения сдвига бурового раствора осуществляютдва раза с временным интервалом, причем первый раз после минутной выдержки подложки с нанесенным слоем смазочной добавки. После этого показатель адгезии (а ) смазочной добавки к поверхности твердого тела, например, стали определяют как разность отношений величин напряжений сдвига за определенный момент времени;

Аск ck

Q А12 A"" где сс — показатель адгезии смазочной добавки к поверхности материала при воздействии структурированного бурового раствора, Аск — напряжение сдвига бурового рас 1 твора на цилиндре с нанесенным слоем смазочной добавки за время покоя, равное 1 мин;

Аск — то же, при втором измерении;

12

А1 — напряжение сдвига на цилиндре без смазочного слоя, за время покоя, равное 1 мин;

А — та же, при втором измерении.

12

Изобретение осуществляется следующим образом, Допустим имеется ряд смазочных доба. вок; нефть, дизельное топливо, нефтесажевая суспензия (СК), отгон и. СМАД-1, для которых необходимо определить адгеэию к поверхности твердого тела и из их числа выбрать наиболее эффективную для даннога типа раствора. Предположим, что бурение.осуществляется с1альными бурильными трубами, поэтому внутренний цилиндр прибора CHC-2 выбираем. стальной, т,е. изго- товленный из той же марки стали, что и бурильные трубы. На поверхность цилиндра

< наносят тонким слоем (поршевым устройстжуточным слоем смазочной добавки и без него, измеряют напряжение сдвига обоих покрытий и па ним определяют ацгезию смазочной добавки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения адгезии при использовании в качестве покрытия бурового раствора, способного образовы вать ва времени структуры как в объемной, так и в пристенной области, напряжения сдвига обоих покрытий создают путем относительного вращения двух кааксиальных цилиндров внутренние из которых используют в качестве подложек, измерение напряжения

55 вам) испытуемую смазочную добавку, Затем цилиндр опускается в буровой раствор и выдерживается в покое 1 мин, включают прибор.и определяют угол закручивания ни5 ти (p ), Напряжение сдвига определяют по формуле Аск = К иск, где К вЂ” коэффициент

1 .прибора, т,е. коэффициент упругости нити на кручение и находится в пределах (0,02—

3,0). Затем оставляют раствор в покое на 10

10 и 30 мин, после этого подсчитывают значения Аск и Аск . Аналогичным образом on. 1o за ределяют напряжение сдвига на цилиндре без смазочного слоя (А = К <р ). Показатель адгезии смазочной добавки при воздейст15 вии бурового раствора определяют по формуле, А1 А1

А12 А"

Данные измерения представлены в табл.1. Откуда видно, что для испытуемых растворов наиболее приемлемой является нефтесажевая суспензия, так как а для каждого интервала времени ниже,,ем у остальных испытуемых добавок.

С целью подтверждения достоверности способа проведены дополнительные исследования испытуемых смазочных добавок на трибатехнические {смазочные) характери30 стики растворов, Результаты исследований представлены в табл.2, Данные таблицы также подтвер>кдают высокую эг>фективность нефтесажевой суспензии.

Выполнение поставленной цели позволяет обоснованно подойти к выбору смазочных добавок для конкретного типа буровых растворов, что в свою очередь позволит снизить износ оборудования и инструмента, вероятность прихватов и затяжек бурильных

40 труб вследствие сальникоабразования и их

"прилипания".к стенке скажины.

Формула изобретения

Способ определения адгеэии смазочных добавок к поверхности твердого тела, заключающийся в том, что на две подложки наносят покрытия соответственно с праме1772699 где AGK и А1 — соответственно напряже1 ния сдвига бурового раствора ха цилиндре с нанесенным слоем смазочной добавки и без него при первом измерении;

5 A« и А — то же при втором измерении.

Та б п и ч а I

TIIe u coerce буровато раствора, иас,4

Адгезиа«ные иапаямения сдвига буровато pactao

pa Ele

Адгезнанныа ивпвяиення сдвиге цилэа>два со сиа зочныи Споем! Пв

Испытуемая с>>заочная добавив

cteapa б °

На ф)г(,а >

В в ктусиэ сл

° Ат ° г

"... 46

А! А>е Аьв

Глинистит бвнтанитt2-20; КСС8 - 1 ° 0; вода . остальное

1!»

l6c j

I5,2 18,8 19,9

1,12 Il 1 t7

516 719 9 ° 2 0>37 0,42 0!46

НеФть

«II»

5>6 81 97 0!37 043 048

5 6 7 3 B 9 0>37 0>39 0!47

Дизели>ое топливо

«1!

Отгон

«1!»

Нефтесакеввя суспензия (СК)

СИАД-i

В,3 О 36 0,33 0»7

8,6 0,36 0,36 01432

5,5 6,2

S,S 6,8

Калнввыдвбентанит 101

КССБ " 1,01 КС1 61

K!II(" 0>5}.ваде - ос» тельное

12 128 -эз 12 О

14

17,5

I3 6 1419

4,5

4,1

6,1

S>7

3.3

3 3

О ° 275 0,33 0,409

0,275 О 30 0 303

I °

Нефт ь

Отгон

«11»

Нефтесвмевзя суспензия (СК) 4,9

5,}

3,3 3,8

3,3 4,0

0,275 0,28 О 329

0,275 0,29 9,356

СИАД 1

Таблица 2

Тип м состав бурового раствора, масА

Испытуемая сиэзочная добавка

Процент ввода добавок в pactaop

Параметры

Нагрузка сваривания вари-! кГ

Предельная прочность смаэочмоД пленки

Влр вкг/си

tt>aIINC1 ° фильтраци" оннод кор

ГлинистЫ: бентанит101 KCC6 " E 5; вода - остальное

7856 3,9

7987 3,6

8095. 3,2

8654 2,7

7799 . 3,7

7987 3,5

8066- 3,1

- 7835 3,5

8584 3>0

9115 2,6

12530 . 2,4

19041 1ь7

20983 1,2

10154 2,8

15745 2,0

17580 1,6

Нефть

«I I»

11»

Дизельное топливо

Отгон

«н»

«I!»

Нефтесамеаая суспензия ,(СК) «11»

Калиевьйвбентонит»

10; КОСЬ - 1,5; КС1 - 6;

КНД " 0,51 воде - астапьное

Нефть

1,0

5>0

1,0

3,0

5;0

1,0

3,0

5,0

1,0

Зв0

5,0

«11»

Отгон

>1»

Нефтесажввая суспензия (СК) «I I»

С(!ДД- t сдвига осуществляют два раза с временным интервалом, причем первый раз после минутной выдержки после нанесения смазочной добавки на. подложку, а адгеэию определяют по показателю а, который определяют из

АЫ А( соотношения а =

А(2 Д1

1,0

3,0

5>0

1,9

3,0

5>0

1>0

3,0

S,0

1,0

5,0

1 10

5,0

77

79

az вв

78

79

81

I".

79

В4

9l

184

148

t63

71

74

76

79

74

77

8l

116

t57

181

9В

1t9

151

7053

74151

77}В

8056

7584

7856

8206

t64Ç7

19156

9876

15164 .

3.3

3,1

2>9

2>7

3>1 28

2,4

1 ° 7

1,4

1,1

2,0 t,6

1,3