极压润滑仪（极限压力润滑仪）EP-C技术参数与操作说明

一、 极压润滑仪（极限压力润滑仪）概述：

在钻井作业中，钻杆的旋转摩擦阻力被称作为扭矩，不同的地质条件对钻井液的润滑性有着不同的要求，钻井液的润滑性能对于优质快速钻井有着重要的意义。特别是在钻深井、定向井、水平井或复杂地层时，就显得尤为重要。因此，研究各种添加剂在钻井液中的减阻效果是提高钻井速度、防止井下事故的重要方法之一。

钻井的全过程都伴随着钻柱与井眼之间的摩擦，特别是钻超深井、大斜度井、水平井时钻柱的旋转阻力与提拉阻力会大幅度提高。此时对钻井液的润滑性要求就显得更为突出。为此，国内出现了许多润滑剂、防泥包剂、解卡剂等，而评价这些处理剂与钻井液的润滑性方法与仪器就成为了一个重要课题。

该仪器用于测量钻井液的润滑质量，为评价可能需用的润滑添加剂的类型和数量提供数据。试验时由扭力扳手给摩擦快、摩擦环施加一恒定作用力，通过液晶显示屏读数并经相应计算，即可确定润滑剂的润滑系数及钻井液的润滑特性。

二、极压润滑仪（极限压力润滑仪）适用范围

1、测量钻井液摩擦系数；
2、测量钻井液摩擦系数降低率；
3、优选钻井液、完井液体系

三、极压润滑仪（极限压力润滑仪）主要技术参数

四、仪器结构与工作原理

（一）控制面版：

仪器的控制面板由一个显示屏和六个按键组成。

1、EP 键：  按EP键电机启动，两分钟后主轴转速稳定在1000 RPM，用于膜强度测量。如果按下Test键，再按EP键，此时为倒计时5分钟功能。

2、Grind键：  按Grind键电机启动，此时电机转速可调，用于标准化研磨摩擦块、摩擦环。

3、+/Hold键：增加/保持复用键，在按过Grind键后，电机转速可调，按一下 +/Hold键，主轴转速增加10 RPM；连续按住+/Hold键，主轴转速快速增加。在按过Test键后，电机转速不可调，为60 RPM磨阻值测量状态，按一下 +/Hold键，磨阻值显示值会保持住，便于记录。

4、Stop 键：停止键，在任何状态，按一下Stop 键，电机都会停止，显示屏显示本次的测量保持值。

5、Test键：测量键，按Test键电机启动，转速不可调，为60 RPM磨阻值测量状态。再次按Test键，解除测试数据保持，保持值显示在上次测量值。

6、-/Zero键：减小/调零复用键，在按过Grind键后，电机转速可调，按一下 -/Zero键，主轴转速减小10 RPM；连续按住-/Zero键，主轴转速快速减小。在按过Test键后，电机转速不可调，为60 RPM磨阻值测量状态，按一下 -/Zero键，磨阻值显示归零。

（二）工作原理   

当两物体（如A、B）相互接触并产生相对位移时，不仅会产生和接触面正交的压力，而且还会产生和接触面平行的摩擦力。如果要A 保持一定数值的速度（B 为参考物），必须是不断加以一定的外力，此时A 也受到一定的摩擦力，这一数值的摩擦力称为滑动摩擦力。滑动摩擦力的方向和相对速度的方向相反。实验证明，滑动摩擦力F 和压力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----摩阻系数。

EP（extreme pressure lubrisity/film stength test）极压润滑仪用可调速的旋转轴模拟井壁，通过测定旋转轴承套（环）与模块间的磨擦可得到磨擦系数（在钻井液测定中称摩阻系数）关该仪器中，f是推动环/块表面以一定速度滑动的力，p通过扭矩臂将测试块压在测试环上的垂向力，通过测定摩阻系数u可评价钻井液或处理剂的润滑性能。

　　    由（1）式可以看出，只要测得摩擦面上的垂直作用力p 和摩擦力F，就可以测出摩阻系数μ。通过考察，我们选用变频电机作为拖动负载并配套滑块和滑环，滑环装置在电机的转轴上。由电机拖动理论可知，当电机以恒定速度运转、滑块上施加垂直作用力时，作用在电机转轴上的电磁转矩（T = CMΦIa）与摩擦转矩（Tf）达到平衡，滑块和滑环接触面上产生的摩擦力F 与电机的电枢电流Ia成正比。式（1）可转化为Ia=μ1 p，因此只要固定垂直作用在滑块上的作用力p，在电机转速恒定的条件下，通过检测电机的电枢电流，就可以得到摩阻系数μ1。

（三）测试方法

1.“摩阻系数”的测定方法：

a、   我们通过配套的滑块和滑环来代替做平行滑动的两个物体，在滑环的外面加垂直于滑环的正压力p。p是通过扭力扳手施加在滑块上的正压力，可以通过扭力表上的指示值换算出来。“摩阻系数”的测定应在滑环转速60±1转/min；滑块上的作用力444. 8 N 的标准条件下进行。扭力扳手表盘上的读数单位为N·m。如果固定其力臂为38.1 mm，调整扭力扳手读值为16.95 N·m（150磅英寸），即可得到444.8 N 的作用力。在测定“摩阻系数”时，为了得到滑环与滑块的正确配合，必须对滑环与滑块进行磨合。磨合后滑块的表面应该是光滑无划痕。如果所有的滑块和滑环的金属结构都完全相同，那么在上述标准条件下，其对于蒸馏水的“摩阻系数”应该是0.34。然而，由于这一理想情况不存在，因此，必须测定校正因子CF。测出校正因子后，依据样品“摩阻系数”的计算公式，就可以测出“摩阻系数”。

b、校正因子的测定：

    如果所有的滑块和滑环的金属结构完全相同的话，那么在上述标准条件下（即转速为60±1转/分，扭力为16.95N.m），其对于蒸馏水的摩阻系数应为0.34。然而，这一理想情况并不存在，因此，必须测定校正因子。这项工作在每次试验前都必须进行。如果测得水的摩阻系数值在此范围内（仪表读值应在29~39这个范围内），可以继续进行测试。如果仪器读数不在此范围内，则需要进行校正即试块的标准化。仪表读数在范围内记录备用。按下式计算校正因子：

              34      

CF= ————；           式中：CF——校正因子

           仪表读值

摩阻系数的测定应在以下标准条件进行：

滑环转速：60±1转/分                   

滑块上的作用力：444.8N

扭力扳手表盘的读数单位为N.m。由于出厂时已固定其力臂为38.1mm。因此，调整扭力扳手读值为16.95N.m（150磅英寸），即可得到444.8N的作用力。

按下试计算样品的磨擦系数μ：

                           仪表读值

摩阻系数（μ）=——————×校正因子（CF）

                                  100

也可按下试计算样品的降低率：

                          基浆读值-样品读值

润滑剂降低率（%）=——————————×100

                                  基浆读值

五、仪器操作

（一）仪器校验及测试

为确保测试数据准确，每一次使用仪器时，必须先校验，读数达到要求方可正常测试。（达不到要求时必须进行摩擦块、摩擦环研磨工作，即按第二页面板操作）。

1、滑块安装如图

2、滑环安装如图

3、 将块、环及仪器上所有接触样品的部位用丙酮→乙醇→蒸馏水彻底洗净擦干。滑块和滑环先不要接触，即扭力扳手不加压力。

1） 打开电源，按“Test”键，让仪器空载运行大约15分钟。

2） 在仪器空载运行15分钟后，按一下“ -/Zero键”（参考第二页说明），使磨阻值显示为零。继续运行装置约5分钟，如有需要再次按一下 “-/Zero键”。

3） 降低杯托，在不锈钢样品杯中加入蒸馏水（260-280mL）。升高杯托，直到摩擦环、摩擦块与夹持器均被完全淹没，拧紧锁紧螺钉以确保杯托稳固。

4） 定位扭力扳手，顺时针方向旋转扭矩调整手柄，直到扭矩臂上的扭矩计显示150PSI(磅英寸)。（在摩擦块、环浸没在液体中之前，不要施加扭力。）

5）迅速按“EP”键倒计时测试5分钟，倒计时结束仪器停止运转自动显示测量数值，逆时针方向旋转扭矩调整手柄，直到扭矩臂上的扭矩计显示0PSI（磅英寸），记录磨阻值数值。按下“Stop 键”停止工作。磨阻值读数应为34±5(在29 – 39之间)。如果磨阻值读数超出此范围，参见 “标准化测试块”一节。如在此范围，继续下一步。降低杯托，倒掉液体。擦净样品杯、摩擦环、摩擦块等测试部件。

（注：按下EP键，该仪器出厂默认设置为5分钟，如果需要其它时间，则无需按下EP键，在扭力扳手调整到150PSI时迅速按下您提前准备的秒表计时就可以，比如3分钟或其它时间）

6）将搅拌好的基浆样品（不加润滑剂）取260-280毫升倒入不锈钢杯，把杯子放在杯托上,升高杯托直到摩擦块夹持器和摩擦环完全浸入基浆，拧紧锁紧螺钉以确保杯托稳固。按“Test键”， 顺时针方向旋转扭矩调整手柄，直到扭矩臂上的扭矩计显示150PSI磅英寸， 迅速按“EP”键倒计时测试5分钟，倒计时结束仪器停止运转自动显示测量数值记录好样品数值。逆时针方向旋转扭矩调整手柄，直到扭矩臂上的扭矩计显示0PSI磅英寸，按下“Stop 键”停止工作。降低杯托，倒掉基浆。擦洗干净样品杯、摩擦环、摩擦块等测试部件。

（注：按下EP键，该仪器出厂默认设置为5分钟，如果需要其它时间，则无需按下EP键，在扭力扳手调整到150PSI时迅速按下您提前准备的秒表计时就可以，比如3分钟或其它时间）

7）样品加入润滑剂高速搅拌均匀后取260-280毫升倒入不锈钢杯，按第6）步操作。记录好加润滑剂后的样品数值。

8）仪器用完后，摩擦环可以不卸，用丙酮→乙醇→蒸馏水彻底洗净擦干。再用凡士林或其他防氧化介质涂抹滑块、滑环等所有表面并放好以备待用。下次使用时再清洗擦干。

提示：由于摩擦发热等诸多因素的影响，要想让磨阻值的显示值完全稳定是不现实的，实验证明它是一个类似指数上升的过程，一般在3分钟后基本稳定并呈缓慢上升。因此要在用水校准与测量之间空载运行5分钟以上，并且记录在相同测量时间。我们建议测量时间取3 - 4分钟之间，过长的测量时间会减少摩擦块摩擦环的寿命。

（二）试块标准化

如果校正系数(此系数可根据其他校准仪器随意调整,具体调整过程见(3)如不在29－39、转速60转/分±1转/分之间则环和块的表面必须调整或标准化。

步骤如下：

●按“Grind键”，进入 <标准化> 程序；

1、擦净试块表面，并且研磨处于试块中心；

2、用手将细研磨剂涂于试环表面，研磨转速控制在100—200转/分范围，加力5.6N·m（50PSI），这时听到明显摩擦声，研磨5分钟卸掉一次扭矩，检查摩擦环和摩擦块是否磨好，再次研磨重复3—4次，磨好为止。以上的研磨时间和次数只能作参考，实际的操作由实验决定；

3、用丙酮乙醇蒸馏水彻底清洗研磨剂；

4、用2勺氧化铝和一杯蒸馏水混合，加入样品杯。调整转速为100—300转/分，加3.3N.m （30PSI）扭矩运转5分钟；减小扭矩到1.65N·m（15PSI），再转5分钟（仅供参考）；

5、检查磨擦环和磨擦块是不是带有光亮的小磨擦面。放下样品杯弃去校正液，将环、块都用滤纸擦干净。

6、若长时间研磨块和环，电机自带过热保护功能，可能会引起电机停转，需要停机冷却一段时间再启动。

（三）扭矩扳手的使用

表盘上有公制（牛顿米 Nm）和英制（PSI英寸磅ln.lb.）两种计量单位，兰色区域的白色线纹为公制单位Nm的刻度。白色区域的兰色线纹为英制单位PSI的刻度，红色区域内（公制0～7，英制0～60）扭矩值误差大于±3%。旋转表壳或表盖上的旋钮可带动兰色指针旋转，该指针为记忆读数指针（本仪器不用），和机芯联接的黄色指针为工作指针，又称主动指针。注意！不可超范围使用！