留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

油基钻井液组分对螺杆钻具定子橡胶的性能影响

欧阳江林 张玲 杨建宇

欧阳江林,张玲,杨建宇. 油基钻井液组分对螺杆钻具定子橡胶的性能影响[J]. 钻井液与完井液,2026,43(4):498-505 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.04.008
引用本文: 欧阳江林,张玲,杨建宇. 油基钻井液组分对螺杆钻具定子橡胶的性能影响[J]. 钻井液与完井液,2026,43(4):498-505 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.04.008
Ouyang Jianglin, Zhang Ling, Yang Jianyu.Effects of oil-based drilling fluid components on performance of stator rubber in positive displacement motors[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(4):498-505 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.04.008
Citation: Ouyang Jianglin, Zhang Ling, Yang Jianyu.Effects of oil-based drilling fluid components on performance of stator rubber in positive displacement motors[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(4):498-505 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.04.008

油基钻井液组分对螺杆钻具定子橡胶的性能影响

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.04.008
基金项目: 新型油气勘探开发国家科技重大专项“复杂深地安全高效钻完井技术与装备”(2025ZD1401900),课题二“超深特深井能量有效传递与高效破岩技术”(2025ZD1401902)。
详细信息
    作者简介:

    欧阳江林,1983年生,高级工程师,硕士,毕业于中国石油大学(北京)材料学专业,现在从事钻头钻具橡胶材料及工艺技术研究工作。电话15071247337;E-mail:ouyjl56.oset@sinopec.com

  • 中图分类号: TE254.4

Effects of Oil-Based Drilling Fluid Components on Performance of Stator Rubber in Positive Displacement Motors

  • 摘要: 在深井、超深井钻井过程中常使用油基钻井液,针对西北大区不同钻井公司、不同井位的油基钻井液中耐油耐高温螺杆钻具使用寿命不稳定、甚至出现了使用十几个小时发生掉胶问题。在不同钻井公司、不同温度、不同油基钻井液主组分等条件下,对比评价两种不同交联程度的螺杆钻具定子橡胶与油基钻井液组分浸泡后的体积变化率和硬度变化情况。实验结果表明:0#柴油对定子橡胶影响较小,橡胶交联程度越高,抗介质膨胀能力越强;相同商业名称的油基钻井液组分,生产厂家不同,对螺杆钻具定子橡胶硬度、体积变化率的影响程度不同,X钻井公司油基钻井液主组分对定子橡胶影响较小,而Y钻井公司油基钻井液中的辅乳化剂和润湿剂对定子橡胶影响较大,橡胶B在Y钻井公司的辅乳化剂中老化后(180 ℃×48 h)体积变化率高达42.94%,硬度变化−17.2 HA;其次是在润湿剂中老化后(180 ℃×48 h)的体积变化率达27.06%,硬度变化−9 HA。油基钻井液主组分的苯胺点、热失重不能作为反映橡胶溶胀影响的技术参数。通过红外光谱、气相色谱-质谱联用技术分析,Y钻井公司的辅乳化剂和润湿剂中酰胺类成分是导致螺杆钻具定子橡胶体积膨胀变大的主要原因,避免使用后,螺杆钻具掉胶问题得到解决。

     

  • 图  1  橡胶在不同钻井公司油基钻井液主组分中滚动老化后的性能变化(150 ℃×48 h)

    图  2  橡胶在不同钻井公司油基钻井液主组分中滚动老化后(180 ℃×48 h)的性能变化

    图  3  油基钻井液主组分在不同温度下的热失重对比

    图  4  油基钻井液主组分的红外光谱对比图

    表  1  橡胶在0#柴油中滚动老化后的体积变化率和硬度变化

    定子橡胶T/℃体积变化率/%硬度变化/HA
    橡胶 A1505.74−1.4
    橡胶 B1501.02−0.1
    橡胶 A18011.17−2.6
    橡胶 B1806.41−2.5
    下载: 导出CSV

    表  2  橡胶B在不同温度、不同钻井公司油基钻井液主组分中滚动老化后性能

    钻井公司 钻井液组分 T/℃ 体积变化率/% 硬度变化/HA
    X 主乳化剂 150 11.58 −2.1
    辅乳化剂 4.39 −1.9
    润湿剂 6.18 −3.5
    X 主乳化剂 180 11.84 1.1
    辅乳化剂 7.33 −1.1
    润湿剂 6.79 −0.9
    Y 主乳化剂 150 5.33 −3.4
    辅乳化剂 13.98 −8
    润湿剂 9.87 −4.6
    Y 主乳化剂 180 12.96 −4.5
    辅乳化剂 42.94 −17.2
    润湿剂 27.06 −9
    下载: 导出CSV

    表  3  橡胶B在180 ℃不同组分浓度钻井液中滚动老化后的性能(180 ℃×48 h)

    钻井液
    组分
    钻井
    公司
    主乳化剂/
    %
    辅乳化剂/
    %
    润湿剂/
    %
    体积变
    化率/%
    硬度
    变化/HA
    1-0#X3242.750.2
    1-1#1510202.86−0.1
    1-2#3020403.70−1
    2-0#Y3414.32+1
    2-1#1520518.56−10
    2-2#30401028.32−18.3
    下载: 导出CSV

    表  4  油基钻井液主组分苯胺点与橡胶B体积膨胀的关系

    钻井
    公司
    钻井液
    组分
    苯胺点/
    不同温度体积变化率/%
    150 ℃180 ℃
    X主乳化剂<011.5811.84
    辅乳化剂15.34.397.33
    润湿剂<06.186.79
    Y主乳化剂41.75.3312.96
    辅乳化剂34.613.9842.94
    润湿剂29.79.8727.06
    下载: 导出CSV
  • [1] 段国庆. 抗高温高密度油基钻井液的研究及应用[J]. 石化技术, 2025, 32(6): 238-240. doi: 10.3969/j.issn.1006-0235.2025.06.083

    Duan Guoqing. Research and application of high density oil based drilling fluid with high temperature resistance at sea[J]. Petrochemical Industry Technology, 2025, 32(6): 238-240. doi: 10.3969/j.issn.1006-0235.2025.06.083
    [2] 杨鹏. 抗高温高密度油基钻井液技术研究及在塔里木山前超深层的应用[J]. 钻采工艺, 2025, 48(2): 184-188. doi: 10.3969/J.ISSN.1006-768X.2025.02.26

    Yang Peng. Research on high temperature and high density oil-based drilling fluid tech-nology and application in ultra-deep layer of tarim piedmont[J]. Drilling & Production Technology, 2025, 48(2): 184-188. doi: 10.3969/J.ISSN.1006-768X.2025.02.26
    [3] 辛闯. 抗高温油基钻井液在深层气井的应用[J]. 西部探矿工程, 2025, 37(5): 41-45.

    Xin Chuang. Application of high-temperature resistant oil-based drilling fluid in deep gas wells[J]. West-China Exploration Engineering, 2025, 37(5): 41-45.
    [4] 邱正松, 赵冲, 张现斌, 等. 超高温高密度油基钻井液研究与性能评价[J]. 钻井液与完井液, 2021, 38(6): 663-670.

    Qiu Zhengsong, Zhao Chong, Zhang Xianbin, et al. Study and performance evaluation of ultra-high temperature high density oil based drilling fluids[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2021, 38(6): 663-670.
    [5] 王中华. 国内钻井液研究应用现状、存在问题与发展建议[J]. 钻井液与完井液, 2025, 42(4): 425-441.

    Wang Zhonghua. Research and application status, existing problems and development suggestions of drilling fluid in China[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2025, 42(4): 425-441.
    [6] 苏义脑. 油基钻井液对导向螺杆钻具定子橡胶体积膨胀的影响[J]. 钻井液与完井液, 1992, 9(6): 23-25.

    Su Yinao. Effect of oil based drilling fluid on volumetric swelling of rubber stator of stearable assembly[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 1992, 9(6): 23-25.
    [7] 宋烨, 韩燕, 祝普庆, 等. 螺杆钻具用耐柴油基饱和盐水钻井液丁腈橡胶的研究[J]. 特种橡胶制品, 2011, 32(1): 48-50. doi: 10.3969/j.issn.1005-4030.2011.01.010

    Song Ye, Han Yan, Zhu Puqing, et al. Study on aging properties of HNBR in diesel oil for screw driller[J]. Special Purpose Rubber Products, 2011, 32(1): 48-50. doi: 10.3969/j.issn.1005-4030.2011.01.010
    [8] 欧阳江林. 耐高温柴油螺杆钻具定子橡胶材料的研究[J]. 中国科技信息, 2018(14): 98-99. doi: 10.3969/j.issn.1001-8972.2018.14.036

    Ouyang Jianglin. Research on the PDM stator rubber materials under High-Temperature diesel[J]. China Science and Technology Information, 2018(14): 98-99. doi: 10.3969/j.issn.1001-8972.2018.14.036
    [9] 曹刚, 张士诚, 周琼, 等. 丙烯腈含量对螺杆泵定子橡胶机械物理性能的影响[J]. 合成材料老化与应用, 2013, 42(3): 28-31. doi: 10.3969/j.issn.1671-5381.2013.03.007

    Cao Gang, Zhang Shicheng, Zhou Qiong, et al. Effect of ACN content on mechanical and physical properties of screw pump's stator rubber[J]. Synthetic Materials Aging and Application, 2013, 42(3): 28-31. doi: 10.3969/j.issn.1671-5381.2013.03.007
    [10] 杨川, 孟祥娟, 赛亚尔·库西马克, 等. 钻井液用润滑剂与螺杆橡胶的配伍性[J]. 钻井液与完井液, 2023, 40(1): 60-66.

    Yang Chuan, Meng Xiangjuan, Koxmak Sayyara, et al.Study on compatibility of drilling fluid lubricants and screw rubbers[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2023, 40(1): 60-66.
    [11] 杜斌, 闫功臣, 李伟东, 等. 氢化丁腈橡胶在油田介质中的性能变化研究[J]. 橡胶科技, 2018, 16(10): 16-19.

    Du Bin, Yan Gongchen, Li Weidong, et al. Study on properties change of hydrogenated nitrile rubber after soaking in various oil field medium[J]. Rubber Science and Technology, 2018, 16(10): 16-19.
  • 加载中
图(4) / 表(4)
计量
  • 文章访问数:  7
  • HTML全文浏览量:  2
  • PDF下载量:  0
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2026-02-09
  • 修回日期:  2026-03-22
  • 刊出日期:  2026-07-30

目录

    /

    返回文章
    返回

    尊敬的作者、读者:

    您好!

    为更好地服务于广大作者和读者,提升期刊编辑部的办公效率和服务质量,本刊编辑部办公地点及联系电话已进行变更。

    新办公地址:天津经济技术开发区第二大街83号中国石油天津大厦A517房间

    新联系电话:022-65278734

                         022-25275527

    我们衷心希望广大作者和读者能够继续支持我们的工作,共同推动期刊的发展和进步。

    再次感谢您对期刊的关注和支持!