基于光学扭矩传感器的极限压力润滑仪的研制
本课题旨在研制一种能够在实验室条件模拟井下条件测量钻井液摩阻系数的基于光学扭矩传感器的极限压力润滑仪。该润滑仪能够在实验室条件下模拟井下条件，即在恒定转速和压力下，通过测量加入钻井液的前后旋转轴输出力矩的变化来计算钻井液的润滑系数。由于该仪器能够在能够准确测量钻井液的润滑质量，为评价钻进过程中可能需用的润滑添加剂的类型和数量提供准确科学依据，为确保快速、安全钻井提供准确可靠数据，因而对其进行研究具有重要的理论和现实意义。
传统的极限压力润滑仪能够满足在实验室条件下测定钻井液的摩阻系数，但是也存在一定不足，如电机转速不能实现自动控制，需要人不断的手动调整速度旋钮维持稳定的转速，并且转速的精度不高；主控制芯片不能直接测定旋转轴的扭矩变化，依靠从变频器数据输出端口采集数据的间接获得旋转轴上扭矩大小。这在实际应用中暴露出诸多弊端，而且此类变频器价格昂贵，难以得到大规模的推广应用。
本课题针对现有润滑仪存在的不足进行自动化改造，在保留原有的全部测试功能的同时，对仪器的操作方式进行较大幅度的改进，一方面在旋转轴上增加高精度光学转矩传感器，改变了原来靠变频器模拟监视端输出信号，输出电压不稳定，噪声大，不能直接反应旋转轴上扭矩大小，而且光学扭矩传感器对摩擦轴上扭矩变化反应更加迅速，分辨度更高；另一方面对电机转速实现自动控制，替换之前仪器通过调整转速调节旋钮改变电机转速，提高转速的控制精度。转速和扭矩测量精度的提高，为评价钻井液的润滑质量、各种添加剂在泥浆中的减阻效果提供了更为精确的实验条件和科学依据。
通过改进后润滑仪功能性验证，基于光学扭矩传感器极限压力润滑仪操作更简单、数据更准确，市场认可度提高，作为替代手动极限压力润滑仪的改进型号，将会更加广泛用于各油田、科研院所、实验室等部门。
钻井液;光学扭矩传感器;莫尔条纹;极限压力润滑仪
中国海洋大学
硕士
光学工程
程凯
2012
中文
TH89
66
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）