不同高温浆体中螺杆钻具定子衬套的摩擦规律

韩传军　郑继鹏　张　杰　陈　飞

西南石油大学，成都，610500



不同高温浆体中螺杆钻具定子衬套的摩擦规律

韩传军郑继鹏张杰陈飞

西南石油大学，成都，610500

摘要：定子橡胶衬套的磨损易导致螺杆钻具工作效率降低或过早发生失效。为研究钻井工况下橡胶衬套的摩擦磨损特性，对定子橡胶衬套在干磨状态以及不同浆体介质中的状态进行了摩擦学试验，并对橡胶磨损量进行称量。试验结果表明：在干磨和各浆体介质中,中低载荷和低转速情况下，橡胶的摩擦因数随着载荷和转速增大而减小，橡胶的磨损量随载荷和转速的增大而增大；在浆体介质中，橡胶磨损量随泥浆密度的增大而增大。衬套的磨损机理主要表现为滞后磨损、氧化降解和微切削作用磨损。

关键词：螺杆钻具;定子衬套;摩擦磨损;失效;泥浆

0引言

螺杆钻具是一种以钻井液为动力，把液压能转化为机械能的容积式井下动力钻具，具有功率大、长度小、压降高、效率高等优点，广泛用于定向钻井、深井钻井以及修井等行业[1-3]。

螺杆马达是螺杆钻具的核心部件，其主要组成部分为马达转子和定子衬套，其中，马达转子为钢制的螺杆，定子由钢套和浇铸硫化在钢套内壁上的橡胶衬套(主要材料为丁腈橡胶)组成[4]。工作过程中，定子衬套的变形不但影响螺杆钻具的工作效率，还影响其力学性能[5]。橡胶的耐热性较差，工作过程中，地层温度较高，转子与定子之间的摩擦生热，加速了橡胶的温升，使橡胶的物理性能发生改变，进而影响其工作性能，使其工作效率降低[6-7]。……