纳米氧化物颗粒对水基钻井液润滑性能影响的试验研究

陈朝然^1,2，刘宝昌^1,2,3，刘时琦^1,2

1. 吉林大学建设工程学院2. 吉林大学复杂条件钻采技术国土资源部重点实验室3. 吉林大学超硬材料国家重点实验室

摘 要：通过在水基钻井液中添加纳米氧化物颗粒,来改善其润滑性能。选用了Al₂O₃、TiO₂及SiO₂三种纳米氧化物颗粒作为钻井液改性添加剂,利用极压润滑仪及销盘摩擦磨损实验仪研究了添加不同种类和浓度纳米颗粒氧化物对水基钻井液的润滑性能及减摩效果的影响。结果表明,所添加的3种球形纳米颗粒均有润滑减阻减摩的效果,其中SiO₂颗粒的钻井液的润滑性能、滤失性能以及减摩效果都是最好的。当纳米SiO₂颗粒加量为0.4%时,滤失量最小,润滑系数降低率达到15.6%,摩擦系数降低率为32.0%,磨痕轨迹平滑,减摩效果最为明显。当纳米颗粒浓度超过0.5%时,减摩效果降低,磨盘脱层磨损明显。

关键词：纳米氧化物颗粒;钻井液;润滑性能;销盘摩擦磨损实验;