一、 極壓潤滑儀（極限壓力潤滑儀）概述：

在鉆井作業(yè)中，鉆桿的旋轉摩擦阻力被稱作為扭矩，不同的地質條件對鉆井液的潤滑性有著不同的要求，鉆井液的潤滑性能對于優(yōu)質快速鉆井有著重要的意義。特別是在鉆深井、定向井、水平井或復雜地層時，就顯得尤為重要。因此，研究各種添加劑在鉆井液中的減阻效果是提高鉆井速度、防止井下事故的重要方法之一。

鉆井的全過程都伴隨著鉆柱與井眼之間的摩擦，特別是鉆超深井、大斜度井、水平井時鉆柱的旋轉阻力與提拉阻力會大幅度提高。此時對鉆井液的潤滑性要求就顯得更為突出。為此，國內出現(xiàn)了許多潤滑劑、防泥包劑、解卡劑等，而評價這些處理劑與鉆井液的潤滑性方法與儀器就成為了一個重要課題。

該儀器用于測量鉆井液的潤滑質量，為評價可能需用的潤滑添加劑的類型和數(shù)量提供數(shù)據(jù)。試驗時由扭力扳手給摩擦快、摩擦環(huán)施加一恒定作用力，通過液晶顯示屏讀數(shù)并經相應計算，即可確定潤滑劑的潤滑系數(shù)及鉆井液的潤滑特性。

二、極壓潤滑儀（極限壓力潤滑儀）適用范圍

1、測量鉆井液摩擦系數(shù)；
2、測量鉆井液摩擦系數(shù)降低率；
3、優(yōu)選鉆井液、完井液體系

三、極壓潤滑儀（極限壓力潤滑儀）主要技術參數(shù)

四、儀器結構與工作原理

（一）控制面版：

儀器的控制面板由一個顯示屏和六個按鍵組成。

1、EP 鍵：  按EP鍵電機啟動，兩分鐘后主軸轉速穩(wěn)定在1000 RPM，用于膜強度測量。如果按下Test鍵，再按EP鍵，此時為倒計時5分鐘功能。

2、Grind鍵：  按Grind鍵電機啟動，此時電機轉速可調，用于標準化研磨摩擦塊、摩擦環(huán)。

3、+/Hold鍵：增加/保持復用鍵，在按過Grind鍵后，電機轉速可調，按一下 +/Hold鍵，主軸轉速增加10 RPM；連續(xù)按住+/Hold鍵，主軸轉速快速增加。在按過Test鍵后，電機轉速不可調，為60 RPM磨阻值測量狀態(tài)，按一下 +/Hold鍵，磨阻值顯示值會保持住，便于記錄。

4、Stop 鍵：停止鍵，在任何狀態(tài)，按一下Stop 鍵，電機都會停止，顯示屏顯示本次的測量保持值。

5、Test鍵：測量鍵，按Test鍵電機啟動，轉速不可調，為60 RPM磨阻值測量狀態(tài)。再次按Test鍵，解除測試數(shù)據(jù)保持，保持值顯示在上次測量值。

6、-/Zero鍵：減小/調零復用鍵，在按過Grind鍵后，電機轉速可調，按一下 -/Zero鍵，主軸轉速減小10 RPM；連續(xù)按住-/Zero鍵，主軸轉速快速減小。在按過Test鍵后，電機轉速不可調，為60 RPM磨阻值測量狀態(tài)，按一下 -/Zero鍵，磨阻值顯示歸零。

（二）工作原理   

當兩物體（如A、B）相互接觸并產生相對位移時，不僅會產生和接觸面正交的壓力，而且還會產生和接觸面平行的摩擦力。如果要A 保持一定數(shù)值的速度（B 為參考物），必須是不斷加以一定的外力，此時A 也受到一定的摩擦力，這一數(shù)值的摩擦力稱為滑動摩擦力?；瑒幽Σ亮Φ姆较蚝拖鄬λ俣鹊姆较蛳喾?。實驗證明，滑動摩擦力F 和壓力p 成正比，

  即： F=μP

 式中：F----摩擦力；

       P----摩擦面上的垂直作用力；

       μ----摩阻系數(shù)。

EP（extreme pressure lubrisity/film stength test）極壓潤滑儀用可調速的旋轉軸模擬井壁，通過測定旋轉軸承套（環(huán)）與模塊間的磨擦可得到磨擦系數(shù)（在鉆井液測定中稱摩阻系數(shù)）關該儀器中，f是推動環(huán)/塊表面以一定速度滑動的力，p通過扭矩臂將測試塊壓在測試環(huán)上的垂向力，通過測定摩阻系數(shù)u可評價鉆井液或處理劑的潤滑性能。

　　    由（1）式可以看出，只要測得摩擦面上的垂直作用力p 和摩擦力F，就可以測出摩阻系數(shù)μ。通過考察，我們選用變頻電機作為拖動負載并配套滑塊和滑環(huán)，滑環(huán)裝置在電機的轉軸上。由電機拖動理論可知，當電機以恒定速度運轉、滑塊上施加垂直作用力時，作用在電機轉軸上的電磁轉矩（T = CMΦIa）與摩擦轉矩（Tf）達到平衡，滑塊和滑環(huán)接觸面上產生的摩擦力F 與電機的電樞電流Ia成正比。式（1）可轉化為Ia=μ1 p，因此只要固定垂直作用在滑塊上的作用力p，在電機轉速恒定的條件下，通過檢測電機的電樞電流，就可以得到摩阻系數(shù)μ1。

（三）測試方法

1.“摩阻系數(shù)”的測定方法：

a、   我們通過配套的滑塊和滑環(huán)來代替做平行滑動的兩個物體，在滑環(huán)的外面加垂直于滑環(huán)的正壓力p。p是通過扭力扳手施加在滑塊上的正壓力，可以通過扭力表上的指示值換算出來。“摩阻系數(shù)”的測定應在滑環(huán)轉速60±1轉/min；滑塊上的作用力444. 8 N 的標準條件下進行。扭力扳手表盤上的讀數(shù)單位為N·m。如果固定其力臂為38.1 mm，調整扭力扳手讀值為16.95 N·m（150磅英寸），即可得到444.8 N 的作用力。在測定“摩阻系數(shù)”時，為了得到滑環(huán)與滑塊的正確配合，必須對滑環(huán)與滑塊進行磨合。磨合后滑塊的表面應該是光滑無劃痕。如果所有的滑塊和滑環(huán)的金屬結構都完全相同，那么在上述標準條件下，其對于蒸餾水的“摩阻系數(shù)”應該是0.34。然而，由于這一理想情況不存在，因此，必須測定校正因子CF。測出校正因子后，依據(jù)樣品“摩阻系數(shù)”的計算公式，就可以測出“摩阻系數(shù)”。

b、校正因子的測定：

    如果所有的滑塊和滑環(huán)的金屬結構完全相同的話，那么在上述標準條件下（即轉速為60±1轉/分，扭力為16.95N.m），其對于蒸餾水的摩阻系數(shù)應為0.34。然而，這一理想情況并不存在，因此，必須測定校正因子。這項工作在每次試驗前都必須進行。如果測得水的摩阻系數(shù)值在此范圍內（儀表讀值應在29~39這個范圍內），可以繼續(xù)進行測試。如果儀器讀數(shù)不在此范圍內，則需要進行校正即試塊的標準化。儀表讀數(shù)在范圍內記錄備用。按下式計算校正因子：

              34      

CF= ————；           式中：CF——校正因子

           儀表讀值

摩阻系數(shù)的測定應在以下標準條件進行：

滑環(huán)轉速：60±1轉/分                   

滑塊上的作用力：444.8N

扭力扳手表盤的讀數(shù)單位為N.m。由于出廠時已固定其力臂為38.1mm。因此，調整扭力扳手讀值為16.95N.m（150磅英寸），即可得到444.8N的作用力。

按下試計算樣品的磨擦系數(shù)μ：

                           儀表讀值

摩阻系數(shù)（μ）=——————×校正因子（CF）

                                  100

也可按下試計算樣品的降低率：

                          基漿讀值-樣品讀值

潤滑劑降低率（%）=——————————×100

                                  基漿讀值

五、儀器操作

（一）儀器校驗及測試

為確保測試數(shù)據(jù)準確，每一次使用儀器時，必須先校驗，讀數(shù)達到要求方可正常測試。（達不到要求時必須進行摩擦塊、摩擦環(huán)研磨工作，即按第二頁面板操作）。

1、滑塊安裝如圖

2、滑環(huán)安裝如圖

3、 將塊、環(huán)及儀器上所有接觸樣品的部位用丙酮→乙醇→蒸餾水徹底洗凈擦干。滑塊和滑環(huán)先不要接觸，即扭力扳手不加壓力。

1） 打開電源，按“Test”鍵，讓儀器空載運行大約15分鐘。

2） 在儀器空載運行15分鐘后，按一下“ -/Zero鍵”（參考第二頁說明），使磨阻值顯示為零。繼續(xù)運行裝置約5分鐘，如有需要再次按一下 “-/Zero鍵”。

3） 降低杯托，在不銹鋼樣品杯中加入蒸餾水（260-280mL）。升高杯托，直到摩擦環(huán)、摩擦塊與夾持器均被完全淹沒，擰緊鎖緊螺釘以確保杯托穩(wěn)固。

4） 定位扭力扳手，順時針方向旋轉扭矩調整手柄，直到扭矩臂上的扭矩計顯示150PSI(磅英寸)。（在摩擦塊、環(huán)浸沒在液體中之前，不要施加扭力。）

5）迅速按“EP”鍵倒計時測試5分鐘，倒計時結束儀器停止運轉自動顯示測量數(shù)值，逆時針方向旋轉扭矩調整手柄，直到扭矩臂上的扭矩計顯示0PSI（磅英寸），記錄磨阻值數(shù)值。按下“Stop 鍵”停止工作。磨阻值讀數(shù)應為34±5(在29 – 39之間)。如果磨阻值讀數(shù)超出此范圍，參見 “標準化測試塊”一節(jié)。如在此范圍，繼續(xù)下一步。降低杯托，倒掉液體。擦凈樣品杯、摩擦環(huán)、摩擦塊等測試部件。

（注：按下EP鍵，該儀器出廠默認設置為5分鐘，如果需要其它時間，則無需按下EP鍵，在扭力扳手調整到150PSI時迅速按下您提前準備的秒表計時就可以，比如3分鐘或其它時間）

6）將攪拌好的基漿樣品（不加潤滑劑）取260-280毫升倒入不銹鋼杯，把杯子放在杯托上,升高杯托直到摩擦塊夾持器和摩擦環(huán)完全浸入基漿，擰緊鎖緊螺釘以確保杯托穩(wěn)固。按“Test鍵”， 順時針方向旋轉扭矩調整手柄，直到扭矩臂上的扭矩計顯示150PSI磅英寸， 迅速按“EP”鍵倒計時測試5分鐘，倒計時結束儀器停止運轉自動顯示測量數(shù)值記錄好樣品數(shù)值。逆時針方向旋轉扭矩調整手柄，直到扭矩臂上的扭矩計顯示0PSI磅英寸，按下“Stop 鍵”停止工作。降低杯托，倒掉基漿。擦洗干凈樣品杯、摩擦環(huán)、摩擦塊等測試部件。

（注：按下EP鍵，該儀器出廠默認設置為5分鐘，如果需要其它時間，則無需按下EP鍵，在扭力扳手調整到150PSI時迅速按下您提前準備的秒表計時就可以，比如3分鐘或其它時間）

7）樣品加入潤滑劑高速攪拌均勻后取260-280毫升倒入不銹鋼杯，按第6）步操作。記錄好加潤滑劑后的樣品數(shù)值。

8）儀器用完后，摩擦環(huán)可以不卸，用丙酮→乙醇→蒸餾水徹底洗凈擦干。再用凡士林或其他防氧化介質涂抹滑塊、滑環(huán)等所有表面并放好以備待用。下次使用時再清洗擦干。

提示：由于摩擦發(fā)熱等諸多因素的影響，要想讓磨阻值的顯示值完全穩(wěn)定是不現(xiàn)實的，實驗證明它是一個類似指數(shù)上升的過程，一般在3分鐘后基本穩(wěn)定并呈緩慢上升。因此要在用水校準與測量之間空載運行5分鐘以上，并且記錄在相同測量時間。我們建議測量時間取3 - 4分鐘之間，過長的測量時間會減少摩擦塊摩擦環(huán)的壽命。

（二）試塊標準化

如果校正系數(shù)(此系數(shù)可根據(jù)其他校準儀器隨意調整,具體調整過程見(3)如不在29－39、轉速60轉/分±1轉/分之間則環(huán)和塊的表面必須調整或標準化。

步驟如下：

●按“Grind鍵”，進入 <標準化> 程序；

1、擦凈試塊表面，并且研磨處于試塊中心；

2、用手將細研磨劑涂于試環(huán)表面，研磨轉速控制在100—200轉/分范圍，加力5.6N·m（50PSI），這時聽到明顯摩擦聲，研磨5分鐘卸掉一次扭矩，檢查摩擦環(huán)和摩擦塊是否磨好，再次研磨重復3—4次，磨好為止。以上的研磨時間和次數(shù)只能作參考，實際的操作由實驗決定；

3、用丙酮乙醇蒸餾水徹底清洗研磨劑；

4、用2勺氧化鋁和一杯蒸餾水混合，加入樣品杯。調整轉速為100—300轉/分，加3.3N.m （30PSI）扭矩運轉5分鐘；減小扭矩到1.65N·m（15PSI），再轉5分鐘（僅供參考）；

5、檢查磨擦環(huán)和磨擦塊是不是帶有光亮的小磨擦面。放下樣品杯棄去校正液，將環(huán)、塊都用濾紙擦干凈。

6、若長時間研磨塊和環(huán)，電機自帶過熱保護功能，可能會引起電機停轉，需要停機冷卻一段時間再啟動。

（三）扭矩扳手的使用

表盤上有公制（牛頓米 Nm）和英制（PSI英寸磅ln.lb.）兩種計量單位，蘭色區(qū)域的白色線紋為公制單位Nm的刻度。白色區(qū)域的蘭色線紋為英制單位PSI的刻度，紅色區(qū)域內（公制0～7，英制0～60）扭矩值誤差大于±3%。旋轉表殼或表蓋上的旋鈕可帶動蘭色指針旋轉，該指針為記憶讀數(shù)指針（本儀器不用），和機芯聯(lián)接的黃色指針為工作指針，又稱主動指針。注意！不可超范圍使用！