研究钻井液中纳米SiO2含量对套管摩擦学性能的影响,用2Cr13钢材加工制作销盘,在含有不同纳米SiO2的水基钻井液下进行摩擦试验,得出了销盘磨损率、摩擦系数、钻井液温度变化,并分析测试了实验后销盘的硬度、膜基结合强度、三维形貌和EDS表面元素组成.试验研究结果表明:钻井液套管的主要磨损类型为磨粒磨损和氧化磨损;在钻井液中加入纳米SiO2可以显著降低套管磨损率;纳米Si02粒子在套管摩擦磨损过程中可以起到保护、承压、填充、抛光、屏蔽作用,降低套管的磨损率;在钻井液中加入2％的纳米SIO2可获得最低磨损率,继续添加纳米SiO2将降低表面膜的粘结强度进而提高套管磨损率.结论:在钻井液中加入纳米SiO2可显著降低套管磨损,2％的纳米SiO2添加量具有对套管的最佳润滑效果.

压裂泵柱塞因为磨损较多易于失效,因此有必要对其密封副摩擦学性能进行研究.根据有限元原理,建立了橡胶密封圈处轴对称模型,利用有限元分析软件和实验验证研究了橡胶弹性变形以及织构直径对柱塞摩擦学性能的影响.结果表明,织构的存在对橡胶总体变形量的影响不大,但是织构直径或载荷越大,其橡胶压入织构内的深度越大,即压入的体积越大,当橡胶与柱塞相对运动时刮擦掉的橡胶体积越多,增大了磨损量和摩擦系数,不利于摩擦学性能;选择较小直径和介质压力,以得到较好的减磨性能,优选出,圆形织构,在载荷为1 MPa、织构直径为200 μm、面积比为20％、深度为80 μm、均布.