Определение смазывающей способности бурового раствора

Цель работы. Определение коэффициента трения стали по стали в среде бурового раствора при заданном усилии прижатия.

Смазывающая способность бурового раствора определяет затраты мощности буровой установки на вращение колонны бурильных труб в скважине, а также влияет на износ бурильных труб. Методы определения смазывающей способности буровых растворов заключаются в измерении коэффициента трения между трущимися поверхностями, помещёнными в буровой раствор.

Приборы и материалы. Лабораторная глиномешалка, весы, образцы глины различного качества, техническая вода, установка УСР-1.

Установка УСР-1 предназначена для определения смазывающей способности буровых растворов посредством измерения коэффициента трения между трущимися поверхностями, помещёнными в буровой раствор. Диапазон измерения коэффициента трения 0-0,5 о.е. Скорость вращения рабочего вала (60±2) об/мин. Момент нагрузки при измерении коэффициента трения 15 Н м,

Принцип работы установки основан на измерении коэффициента трения между вращающимся кольцом и неподвижной вставкой, помещенными в буровой раствор. При этом кольцо и вставка сдавливаются между собой с нормированным усилием. Определение коэффициента трения производится на основе измерения активной мощности потребляемой электродвигателем привода установки.

В состав установки (рис.17) входят следующие узлы: станина 7; мотор-редуктор 9; рабочий вал 6 с кольцом 4; кронштейн 18 со вставкой 19; подвижной столик 1 на штанге 17; чашка для раствора 3; тензометрический ключ 8; блок приборный 12. Вращение от электродвигателя мотор-редуктора 9 передается на рабочий вал 6 при помощи цепной передачи.

Кольцо 4 и вставка 19 изготовлены из закаленной стали, что обеспечивает их износостойкость и стабильность измерения коэффициента трения. Уровень погружения кольца и вставки в буровой раствор регулируется путем перемещения столика 1 с установленной на нем чашкой 3 по штанге 17.Столик фиксируется в нужном положении винтом 16.

Крыльчатка 2 обеспечивает перемешивание бурового раствора при проведении испытаний. Тензометрический ключ 8 вставляется в гнездо на торце оси 18 кронштейна со вставкой. Поворотом ключа против часовой стрелки производится сдавливание кольца и вставки. Создание необходимого момента нагрузки осуществляется путем помещения ручки ключа под вогнутую часть зажима 10 и заворачивания рукоятки 11.

Тумблером 13 включается электропитание установки. При этом мотор-редуктор 9 приводит во вращение рабочий вал 6. Показывающий прибор имеет две шкалы. По нижней шкале производится установка требуемого значения момента нагрузки (переключатель вида измерения 15 должен находиться в положении "МОМЕНТ'). По верхней шкале производится отсчет значения коэффициента трения (переключатель 15 должен находиться в положении "К_тр"). Ручка "УСТ.О" 14 предназначена для установки на нуль стрелки показывающего прибора в режиме измерения К_тр при отсутствии момента нагрузки (тензометрический ключ 8 не зажат).

Подготовка к работе. Очистить трущиеся поверхности 4 и 19. Промыть чашку 3 водой, протереть насухо, подготовить пробу раствора.

Порядок выполнения работы. Отвернуть рукоятку ключа на себя; вставить блок-вставку в положение, когда широкая полоска не трущейся части блок-вставки находится ближе к прибору, а узкая полоска ближе к Вам; установите вставку на кронштейне, отведя тензометрический ключ по часовой стрелке; подведите тензометрический ключ под вогнутую часть зажима ключа, предварительно выкрутив рукоятку зажима так, чтобы никакая сила не действовала на ключ; заполните чашку для раствора исследуемым раствором, поставьте чашку на опущенный столик, поднимите столик с чашкой так, чтобы кольца и вставка полностью погрузились в раствор, закрепите столик винтом; включите установку тумблером "ВКЛ"; установите переключатель "МОМЕНТ/К_тр" в положение "МОМЕНТ". Производя отсчет по нижней шкале показывающего прибора, рукояткой зажима ключа установите момент нагрузки, равный нулю; дайте установке прогреться в течение 15 мин; установите переключатель "МОМЕНТ/К_тр" в положение "К_тр" и ручкой "УСТ.О" установите стрелку прибора в нулевое положение; верните переключатель "МОМЕНТ/К_тр" в положение "МОМЕНТ". Закручивая рукоятку зажима ключа и производя отсчет по нижней шкале прибора, установите момент нагрузки 15 Н·м; установите переключатель "МОМЕНТ/К_тр" в положение "К_тр" и дайте установке поработать 4-5 мин. Зафиксируйте значение коэффициента трения по верхней шкале прибора.

Нельзя повторять измерения на одном и том же растворе. Необходимо при повторном измерении очистить трущиеся поверхности, а только потом проводить измерения на испытуемом растворе.

Установка УСР-1М (рис.18) предназначена для определения смазывающей способности буровых растворов посредством измерения коэффициента трения между трущимися поверхностями, помещёнными в буровой раствор.

Принцип работы установки основан на измерении коэффициента трения между вращающимся кольцом и неподвижной вставкой, которые помещены в буровой раствор. При этом кольцо и вставка сдавливаются между собой с нормированным усилием.

Определение коэффициента трения производится измерением момента на валу двигателя с помощью датчика момента.

Диапазон измерения коэффициента 0-0,5 о.е., Скорость вращения рабочего вала (60±5)об/мин.

Порядок выполнения работы. Включить установку тумблером "ВКЛ", при этом прижимной механизм автоматически калибрует своё положение.

В состоянии ожидания могут быть использованы следующие кнопки:

- «ПУСК» - переход в режим измерения К_тр;

- «МЕНЮ» - переход к калибровке, получение информации о типе прибора, его производителе и версии программного обеспечения, а также из меню можно произвести технологическую притирку кольца и прижима измерительного механизма (технологический режим производителя);

- «•» - запуск основного двигателя для чистки измерительного узла, остановка производится после нажатия кнопки «СТОП».

В любом режиме, кнопка <СТОП> позволяет завершить выполняемые операции и вернутся к состоянию, предшествующему отменяемой операции

В чашку для испытания раствора налейте раствор, предназначенный для испытания, и поднимите её до полного погружения неподвижной вставки и кольца. Поверните подвижный столик под чашку с испытуемым раствором и отцентрируйте её относительно измерительного механизма таким образом, чтобы вращающееся кольцо и крыльчатка не тёрлись об чашку.

Для перехода в режим испытания К _тр, нажать кнопку «ПУСК». Нажать кнопку «ВВОД», после чего начнётся процесс измерения, и последовательно на индикаторе будут отображаться выполняемые программой действия установки.

Обработка результатов и их представление. Отчет по лабораторной работе должен быть набран при помощи ПК, распечатан на листе формата А4 и содержать следующие разделы: цель работы; описание аппаратуры и материалов; результаты работы.