CN110082289A - 一种基于流体环境的岩块摩擦系数测量方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于流体环境的岩块摩擦系数测量方法与装置，该装置包括支架组件、滑动组件、恒温液槽组件、控制组件以及监测组件。通过螺帽调节对钢轮施加正压力。压力传递构件将钢轨对钢轮的力等效传递到上摩擦岩块上表面。电控液压装置作为切向力的动力系统，通过推力杆传递推力。盛液槽盛装实验流体，通过电加热丝对实验流体进行加热。压力传感器监测岩块所受正压力和切向力，温度和位移传感器分别监测实验流体温度和岩块摩擦的滑动距离，通过计算获得岩块摩擦系数。因此，本发明提供的液体环境的岩块摩擦系数测量方法与装置适用于不同正应力条件下流体环境的岩块摩擦系数测量，能够更加真实地模拟油气井井下岩块所处的实际流体环境。
Description
技术领域
本发明涉及岩块摩擦系数测量实验的方法与装置，特别涉及一种基于流体环境的岩块摩擦系数测量方法与装置。
背景技术
随着石油天然气需求的增长及常规油气资源的衰竭，深部致密储层油气资源勘探开发成为必然的发展趋势。裂隙岩体的裂隙、节理多尺度发育，裂隙网络分布复杂，在深部致密储层的钻井完井过程中，一方面由于地应力重新分布，造成切向应力增大，容易引发岩块切向滑移；另一方面由于油气井工作液浸入裂缝，与裂缝面发生物理化学反应，例如油相润滑、碱液侵蚀、酸化腐蚀等，降低了接触面摩擦的系数，更易诱发岩块滑移。岩块滑移易造成接触面凹凸体发生剪切破坏，导致井下出砂问题。导致岩块滑移的原因是多种多样的，针对油气井工作液对岩块摩擦滑动行为的影响有待深入研究。目前国内外还没有针对此方面研究的评价装置，有必要设计一套能够实现该功能的评价装置，以期探究油气井工作液环境下井下岩块发生摩擦滑动的条件和方式，为强化岩块摩擦系数、防止岩块滑移的措施制定提供依据，对控制井壁稳定、防漏堵漏、控制致密储层出砂等技术对策制订具有重要意义。
目前，国内外的岩块摩擦系数测试仪器大都采用直剪法进行的。通常将岩石样品制作成长方体状，再进行切割、打磨、抛光，然后放入液体中浸泡，保证完全饱和后平整安放到试验台上，使上摩擦岩块与下摩擦岩块的摩擦面完全对齐或者相错，将砝码或者重物放到上摩擦岩块上，利用砝码或重物自重给摩擦面施加正压力，通过细线将上摩擦岩块与动力系统相连，用于给上摩擦岩块施加切向力。通过改变浸泡的液体和正压力，并记录切向拉力值及滑移距离，即能计算出不同液体和正压力作用下的摩擦强度和摩擦系数。
然而上述的直剪法的岩块摩擦系数测量方面尚存在以下不足：
(1)现有的岩块摩擦实验过程未能充分模拟油气井井下岩块所处的实际流体环境；
(2)缺少不同正压力条件下基于流体环境的岩块摩擦系数的有效方法。
发明内容
本发明提供一种基于流体环境的岩块摩擦系数的有效测量方法及装置，适用于不同正压力条件下流体环境的岩块摩擦系数测量，能够更加接近地模拟油气井井下岩块所处的实际流体环境。
本发明提供一种基于流体环境的岩块摩擦系数测量装置，包括滑动组件、支架组件、恒温液槽组件、控制组件以及监测组件。
滑动组件包括钢轮组、压力传递构件、上摩擦岩块固定构件，钢轮组包括至少两个钢轮组成，用于与钢轮同材质制成的钢轨连接，压力传递构件用于将钢轨对钢轮的垂直方向上的力等效传递到上摩擦岩块上表面，且作为液压装置的推力杆作用点，上摩擦岩块固定螺栓用于固定上摩擦岩块；
支架组件包括隔震台、螺纹支柱、可调节钢轨、螺母、中间支撑梁、气泡水平仪，隔震台用作实验仪器底座，含调平构件，螺纹支柱的螺纹是外丝螺纹，四根螺纹支柱焊接在隔震台上，可调节钢轨由钢轨和两个中空的钢圆柱焊接而成，采用与螺纹支柱匹配的固定螺帽固定钢轨，中间支撑梁采用与钢轨同种材料制成，焊接在钢轨中间，钢梁两端同样采用两个中空的钢圆柱焊接，链接于另外两根螺纹支柱上，用于支撑钢轨中部，提高钢轨抗弯曲能力，气泡水平仪安放于钢轨中间，用于保证钢轨处于水平状态；
恒温液槽组件包括盛液槽、支撑台、下摩擦岩块固定构件，盛液槽用于模拟实际油气井井下岩块摩擦中的流体环境，支撑台焊接在盛液槽底部，支撑台水平面上安装下摩擦岩块固定构件，下摩擦岩块固定构件为带螺栓的半圆柱体凹槽构件，下摩擦岩块固定构件用于固定不同长度的下摩擦岩块；
控制组件包括电控液压装置、推力杆。电控液压装置作为动力系统，通过推力杆对滑动组件施力，用于对上摩擦岩块施加切向力，使其发生切向滑移；
监测组件包括压力传感器、位移传感器、温度传感器、计算机软件，压力传感器位于压力传递构件凹槽底部和推力杆端部，用于监测上摩擦岩块上表面所受压力和切向力大小，位移传感器位于推力杆上，用于监测上摩擦岩块的切向滑移的距离。计算机软件将实时采集数据，用于流体环境的岩块摩擦系数计算。
钢轮由刚度较高的耐腐蚀不锈钢材料制成，钢轮在钢轨上发生滚动摩擦，由于轮轨的滚动摩擦系数与岩块滑动摩擦系数不在同一数量级，实验结果分析时可忽略其影响。盛液槽采用耐腐蚀、耐高温、高强度的新型环保透明材料制作，能够盛装包括地层水、酸液、碱液、钻井液、压井液的实验流体，并设有卸液孔，方便卸载实验流体。上摩擦岩块固定螺栓端面为平面，将的上摩擦岩块固定螺栓端面和压力传递构件的凹槽内壁四周涂上一层聚四氟乙烯，以减小上摩擦岩块在垂直方向所受摩擦力的误差，且上摩擦岩块固定螺栓只起轻微固定作用。支撑台为金属实心结构，其内部含有加热电阻丝，用于控制盛液槽槽内流体温度，流体温度调节范围为室内温度～100℃。上摩擦岩块的正压力施力构件为钢轨与固定螺帽，且用于约束上摩擦岩块滑移的方向。
本发明还提供一种基于流体环境的岩块摩擦系数测量方法，应用于上述流体环境的岩块摩擦系数测量装置，包括以下步骤：
步骤S1：制取一块小岩心柱放入恒温干燥箱，烘干后备用；
步骤S2：制备两块岩块，分别为上摩擦岩块和下摩擦岩块，采用切割机从烘干后的小岩心柱上切下片状岩心柱作为上摩擦岩块，保证上摩擦岩块摩擦面是标准圆，将小岩心柱余下部分进行人工造缝(切割、劈裂、抛光等)处理后作为下摩擦岩块；
步骤S3：将下摩擦岩块固定在位于恒温液槽中的半圆柱体凹槽内，保证裂缝面朝上，上摩擦岩块称重后固定在滑动组件上，安放滑动组件使得上摩擦岩块与下摩擦岩块最左端垂直方向对齐(重量记为WN)，调节可调节钢轨使可调节钢轨与钢轮相互接触，并达到预定正向压力大小(FN)，且保证钢轨处于水平位置；
步骤S4：将摩擦实验所需的油气井工作液(完井液，钻井液，修井液、压裂液、地层水等)缓慢注入恒温液槽内，保证恒温液槽内液面恰好没过摩擦面，给恒温液槽内加热电阻丝通电，将槽内液体加温至摩擦实验所需地层温度，并保持温度恒定；
步骤S5：在上摩擦岩块移动到下摩擦岩块最右端时停止摩擦实验，数据存档。将所得摩擦力(Ff)、正压力(FN)的数据，代入公式(1)可计算出摩擦系数。
本发明与常规摩擦系数测量方法和装置相比，具有如下优势：
(1)提出了提高岩块摩擦正压力的有效方法。相较于通过添加砝码或者重物达到施加正压力目的的常规方法，本方法提出采用可调节钢轨与钢轮相互连接，以同时达到增加正压力和控制岩块运动轨迹的目的，正应力可达5MPa以上，钢轨与钢轮之间的滚动摩擦系数小于0.01，对测量结果基本没有影响。在钢轨中部焊接钢梁，采用与钢轨相同的束缚方式，随着钢轨一起调节，可作为钢轨的第三个支撑点，减小了钢轨因受力产生的变形，进而减小了实验误差。钢轨的约束作用解决了因岩块在运动中左右摇摆造成的摩擦面积在变的问题。
(2)本方法利用小岩心柱进行简单的切割，造缝，抛光处理后即可进行实验，避免了长方体岩样复杂的加工程序，而且一块小岩心柱可进行两次不同条件的对比实验，从而达到了节约时间，节约岩样的目的。同时，本方法适用于自然断开缝面、人工破裂缝面、切割缝面以及抛光缝面的岩块摩擦系数测量，大大增加了装置的普遍适用性。
(3)达到了保护环境的目的。盛液槽会经历各种液体的长时间的浸泡，容易遭受破坏，导致盛液槽更换频繁，造成环境的污染。本装置的盛液槽采用高强度、耐腐蚀、耐高温的新型环保材料制成，使用寿命更长久，污染小。
(4)本装置采用电控液压作为切向力的施力构件，施力范围更大。
(5)本装置将加热电阻丝安装在支撑台内部，增大了槽内液体的加热面积，使得加热更均匀，更快速。
附图说明
图1是本发明提供的流体环境的岩块摩擦系数测量装置示意图；
图2是本发明提供的滑动组件的三维视图；
图3是本发明提供的上摩擦岩块固定构件示意图；
图4是本发明提供的支架示意图。
附图标记说明：
01-隔震台； 02-螺纹支柱； 03-盛液槽；
04-螺帽； 05-可调节钢轨； 06-下摩擦岩块固定凹槽；
07-下摩擦岩块； 08-上摩擦岩块； 09-压力传递构件；
10-钢轮； 11-压力传感器； 12-数据线；
13-上摩擦岩块固定螺栓； 14-推力杆； 15-温度传感器；
16-计算机； 17-电控液压装置； 18-位移传感器；
19-加热电阻丝； 20-支撑台； 21-气泡水平仪；
22-中间支撑梁。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本发明提供一种基于流体环境的岩块摩擦系数测量装置，包括滑动组件、支架、恒温液槽组件、控制组件以及监测组件。
滑动组件包括钢轮组10、压力传递构件09、上摩擦岩块固定螺栓13，钢轮组10至少由两个钢轮组成，用于与钢轮组10同材质制成的钢轨05连接，压力传递构件09用于将钢轨05对钢轮的垂直方向上的力等效传递到上摩擦岩块08上表面，且作为液压装置的推力杆14作用点，上摩擦岩块固定螺栓13用于固定上摩擦岩块08。
支架组件包括隔震台01、螺纹支柱02、可调节钢轨05、螺母04、中间支撑梁22、气泡水平仪21，隔震台01用作实验仪器底座，含调平构件，螺纹支柱02的螺纹是外丝螺纹，四根螺纹支柱02焊接在隔震台01上，可调节钢轨05由钢轨和两个中空的钢圆柱焊接而成，采用与螺纹支柱02匹配的固定螺帽04固定钢轨，中间支撑梁22采用与钢轨05同种材料制成，焊接在钢轨05中间，链接于另外两根螺纹支柱02上，用于支撑钢轨05中部，提高钢轨05抗弯曲能力，气泡水平仪21安放于钢轨05中间，用于保证钢轨05处于水平状态；
恒温液槽组件包括盛液槽03、支撑台20、下摩擦岩块固定构件06，盛液槽03用于模拟实际油气井井下岩块摩擦中的流体环境，支撑台20焊接在盛液槽03底部，支撑台10水平面上安装下摩擦岩块固定构件06，下摩擦岩块固定构件06为带螺栓的半圆柱体凹槽构件，用于固定不同长度的下摩擦岩块07，需要说明的是半圆柱体凹槽的深度要比下摩擦岩块07水平放置时的高度要小，以保证下摩擦岩块07的摩擦面裸露在外面。下摩擦岩块07的长度要大于30mm，以保证摩擦面有足够的滑动距离。
控制组件包括电控液压装置17、推力杆14。电控液压装置17作为动力系统，通过推力杆14对压力传递构件09施力，用于对上摩擦岩块08施加切向力，使上摩擦岩块08发生切向滑移。
监测组件包括压力传感器11、位移传感器18、温度传感器15、计算机16，压力传感器11分别位于压力传递构件09下端凹槽顶部以及推力杆14端部，用于监测上摩擦岩块08上表面所受压力以及切向力大小，位移传感器18位于推力杆上，用于监测上摩擦岩块08的切向滑移的距离。计算机16将实时采集数据，用于流体环境的岩块摩擦系数计算。
具体的，钢轮10与钢轨05由刚度较高的耐腐蚀不锈钢材料制成，可用作钢轮10和钢轨05制作的材料有高碳低合金钢、碳素钢、高锰钢、高硅钢等，要求为车轮硬度HB295～310，轮轨硬度比1.05～1.15，淬火钢的轮轨硬度比为0.84～0.91，本发明采用高碳低合金钢。钢轮10在钢轨05上发生滚动摩擦，由于轮轨的滚动摩擦系数与岩块滑动摩擦系数不在同一数量级，实验结果分析时可忽略其影响。盛液槽03采用耐腐蚀、耐高温、高强度的新型环保透明材料制作，能够盛装包括地层水、酸液、碱液、钻井液、压井液等实验流体，并设有卸液孔，方便卸载实验流体。上摩擦岩块固定螺栓13端面为平面，将上摩擦岩块固定螺栓13端面和压力传递构件09的凹槽内壁四周涂上一层聚四氟乙烯，以减小上摩擦岩块08在垂直方向所受摩擦力的误差，且上摩擦岩块固定螺栓13只起轻微固定作用。支撑台20为金属实心结构，其内部含有加热电阻丝19，用于控制盛液槽03槽内流体温度，流体温度调节范围为室内温度～200℃。上摩擦岩块08的正压力施力构件为钢轨05与固定螺帽04，且用于约束上摩擦岩块08的滑移方向。
其中，耐腐蚀、耐高温、高强度的新型环保透明材料(有机玻璃)可以是由下列组成物组成的绿色环保型材料：高分子聚合物50％～70％，增强剂8％～15％，阻燃剂7％～14％，UV抗老化粒子6％～10％，高温粒子8％～15％，也可以是其他的材料，这里不做限制。钢轮10与钢轨05的材料要符合高强度的特征，以保证钢轮10与钢轨05受力后变形量很小或者为零。
需要说明的是，盛液槽03会经历各种液体的长时间的浸泡，容易遭受破坏，导致盛液槽更换频繁，造成环境的污染。因此需要采用新材料制成，避免了因频繁更换盛液槽所带来的资源浪费和环境污染问题。
本发明提出了提高岩块摩擦正压力的有效方法。相较于通过添加砝码或者重物达到施加正压力目的的常规方法，本发明提出采用可调节钢轨10与钢轮05相互接触，以同时达到增加正压力和控制岩块运动轨迹的目的。钢轨10的约束作用解决了因岩块在运动中左右摇摆造成的岩块接触面积在变的问题。需要说明的是，上摩擦岩块08的摩擦面积即为小岩心柱的横截面积，通过钢轨10施加正压力(2500N以上)后，摩擦面有效正应力可达5MPa以上。通过钢轨10与螺帽04共同作用产生的正压力最大值取决于钢轨10的材料刚度。调节钢轨10和螺帽04，对工具的使用不作限定；可以通过添加机械设备代替人力，好处就是设备更自动化，结果更加精确；也可通过人工调节，好处就是成本低、携带方便。
利用电控液压装置17上的推力杆14推动压力传递构件09，带动上摩擦岩块08在下摩擦岩块07上进行切向滑移，通过两个压力传感器11分别监测推力杆14的切向压力和压力传递构件09对上摩擦岩块08的正压力，且通过位于推力杆14上的位移传感器18和位于盛液槽03内的温度传感器15分别监测上摩擦岩块08的滑动距离和盛液槽03槽内流体温度，采用最新的计算机软件进行数据监测与采集，根据具体的实验数值，包括实测的切向力大小(Ff)、实测的正压力大小(FN)、已知的上摩擦岩块08自重(WN)，再采用下列公式进行不同正压力条件下流体环境的岩块摩擦系数计算：
其中，μ为岩块摩擦系数，无量纲；Ff为传感器记录的切力值，即摩擦力，单位为N；FN为传感器记录的正压力值，单位为N；WN为上摩擦岩块质量，单位为kg。
本发明还提供一种基于流体环境的岩块摩擦系数测量方法，应用于上述的摩擦实验装置中，包括以下步骤：
步骤S1：制取一块小岩心柱放入恒温干燥箱，烘干后备用；
步骤S2：制备两块岩块，分别为上摩擦岩块和下摩擦岩块，采用切割机从烘干后的小岩心柱上切下片状岩心柱作为上摩擦岩块，保证上摩擦岩块摩擦面是标准圆，将小岩心柱余下部分进行人工造缝(切割、劈裂、抛光等)处理后作为下摩擦岩块；
步骤S3：将下摩擦岩块固定在位于恒温液槽中的半圆柱体凹槽内，保证裂缝面朝上，上摩擦岩块称重后固定在滑动组件上，安放滑动组件使得上摩擦岩块与下摩擦岩块最左端垂直方向对齐(重量记为WN)，调节可调节钢轨使可调节钢轨与钢轮相互接触，并达到预定正向压力大小(FN)；
步骤S4：将摩擦实验所需的油气井工作液(完井液，钻井液，修井液、压裂液、地层水等)缓慢注入恒温液槽内，保证恒温液槽内液面恰好没过摩擦面，给恒温液槽内加热电阻丝通电，将槽内液体加温至摩擦实验所需地层温度，并保持温度恒定；
步骤S5：在上摩擦岩块移动到下摩擦岩块最右端时停止摩擦实验，数据存档。将所得摩擦力(Ff)、正压力(FN)的数据，代入公式(1)可计算出摩擦系数。
需要说明的是，本发明提供一种摩擦试验方法，首先挑选长度大于40mm的实验室小岩心柱，采用切割机切下一部分端面，长度约5mm，作为上摩擦岩块08，然后可根据实验需要选择巴西劈裂法将余下部分岩心柱制成人工缝，或者用切割机制作成割裂缝，将断裂为2块半圆柱体岩块作为下摩擦岩块07。可选择的，将制成的下摩擦岩块07和上摩擦岩块08的一个端面采用进行抛光处理。安放下摩擦岩块07于下摩擦岩块固定构件06的凹槽内，保证摩擦面朝上，调节螺栓进行固定，将上摩擦岩块08固定于压力传递构件09底部凹槽内，保证待摩擦面朝下，调节上摩擦岩块固定螺栓13进行固定，以防在摩擦实验过程中上摩擦岩块08在压力构件09的凹槽内跳动，影响实验数据精度。调节钢轨10与钢轮05接触，观察计算机16的显示器内显示的压力值大小，达到预定值后停止扭动螺帽。值得注意的是，有条件时可采用机械设备进行钢轨10和螺帽04的调节。操纵电控液压装置17，进行切向力的施加。待上摩擦岩块08滑移到下摩擦岩块07最右端时停止实验。将获得的实验数据代入公式(1)即可得到不同压力条件下液体环境的岩块摩擦系数。
最后应说明的是，具体实施方案并未由以上说明对其进行限制；尽管以上说明对本发明进行了详细的阐述，但对于上述说明的技术方案进行修改或者替换，并不能使其本质脱离以上说明中的技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种基于流体环境的岩块摩擦系数测量装置，其特征在于，包括滑动组件、支架组件、恒温液槽组件、控制组件以及监测组件；
所述滑动组件包括钢轮组、压力传递构件、上摩擦岩块固定构件，所述钢轮组包括至少两个钢轮组成，用于与所述钢轮同材质制成的钢轨连接，所述压力传递构件用于将所述钢轨对所述钢轮的垂直方向上的力等效传递到所述上摩擦岩块上表面，且作为液压装置的推力杆作用点，所述上摩擦岩块固定螺栓用于固定所述上摩擦岩块；
所述支架组件包括隔震台、螺纹支柱、可调节钢轨、螺母、中间支撑梁、气泡水平仪，所述隔震台用作实验仪器底座，含调平构件，所述螺纹支柱的螺纹是外丝螺纹，四根所述螺纹支柱焊接在所述隔震台上，所述可调节钢轨由所述钢轨和两个中空的钢圆柱焊接而成，采用与所述螺纹支柱匹配的固定螺帽固定所述钢轨，所述中间支撑梁采用与所述钢轨同种材料制成，焊接在所述钢轨中间，链接于所述螺纹支柱上，用于支撑所述钢轨中部，提高所述钢轨抗弯曲能力，所述气泡水平仪安放于所述钢轨中间，用于保证所述钢轨处于水平状态；
所述恒温液槽组件包括盛液槽、支撑台、下摩擦岩块固定构件，所述盛液槽，用于模拟实际油气井井下岩块摩擦中的流体环境，所述支撑台焊接在所述盛液槽底部，所述支撑台水平面上安装所述下摩擦岩块固定构件，所述下摩擦岩块固定构件为带螺栓的半圆柱体凹槽构件，所述下摩擦岩块固定构件用于固定不同长度的所述下摩擦岩块；
所述控制组件包括电控液压装置、推力杆，所述电控液压装置作为动力系统，通过推力杆对滑动组件施力，用于对所述上摩擦岩块施加切向力，使其发生切向滑移；
所述监测组件包括压力传感器、位移传感器、温度传感器、计算机软件，所述压力传感器位于所述压力传递构件凹槽底部和所述推力杆端部，用于监测所述上摩擦岩块上表面所受压力和所述切向力大小，所述位移传感器位于所述推力杆上，用于监测所述上摩擦岩块的所述切向滑移的距离，所述计算机软件将实时采集实验数据，用于所述流体环境的岩块摩擦系数计算。
2.根据权利要求1所述的基于流体环境的岩块摩擦系数测量装置，其特征在于，所述钢轮由刚度较高的耐腐蚀不锈钢材料制成，所述钢轮在所述钢轨上发生滚动摩擦，所述钢轮与所述钢轨的滚动摩擦系数小于0.01，对所述实验数据的影响可忽略。
3.根据权利要求1所述的基于流体环境的岩块摩擦系数测量装置，其特征在于，所述盛液槽采用耐腐蚀、耐高温、高强度的新型环保透明材料制作，能够盛装包括地层水、酸液、碱液、钻井液、压井液的实验流体，并设有卸液孔，方便卸载所述实验流体。
4.根据权利要求1所述的基于流体环境的岩块摩擦系数测量装置，其特征在于，所述上摩擦岩块固定螺栓端面为平面，将所述的上摩擦岩块固定螺栓端面和所述压力传递构件的所述凹槽内壁四周涂上一层聚四氟乙烯，以减小所述上摩擦岩块在垂直方向所受摩擦力的误差，且所述上摩擦岩块固定螺栓只起轻微固定作用。
5.根据权利要求1所述的基于流体环境的岩块摩擦系数测量装置，其特征在于，所述支撑台为金属实心结构，其内部含有加热电阻丝，用于控制所述盛液槽槽内所述流体温度，所述流体温度调节范围为室内温度～100℃。
6.根据权利要求1所述的基于流体环境的岩块摩擦系数测量装置，其特征在于，所述上摩擦岩块的正压力施力构件为钢轨与所述固定螺帽，且用于约束所述上摩擦岩块滑移的方向。
7.根据权利要求1所述的基于流体环境的岩块摩擦系数测量装置，其特征在于，所述钢轮与所述钢轨由高硬度的高碳低合金钢制成，具有强度高，耐磨性好，耐压性好，抗疲劳性好的特点。
8.一种基于流体环境的岩块摩擦系数测量方法，应用于如权利要求1-4中任一项所述的基于流体环境的岩块摩擦系数测量装置，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：制取一块小岩心柱放入恒温干燥箱，烘干后备用；
步骤S2：制备两块岩块，分别为所述上摩擦岩块和所述下摩擦岩块，采用切割机从烘干后的所述小岩心柱上切下片状岩心柱作为所述上摩擦岩块，保证所述上摩擦岩块摩擦面是标准圆，将所述小岩心柱余下部分进行人工造缝(切割、劈裂、抛光等)处理后作为所述下摩擦岩块；
步骤S3：将所述下摩擦岩块固定在位于所述恒温液槽中的所述半圆柱体凹槽内，保证裂缝面朝上，所述上摩擦岩块称重后固定在所述滑动组件上(重量记为WN)，安放所述滑动组件使得所述上摩擦岩块与所述下摩擦岩块最左端垂直方向对齐，调节所述可调节钢轨使所述可调节钢轨与所述钢轮相互接触，并达到预定正向压力大小(FN)，且保证钢轨处于水平位置；
步骤S4：将摩擦实验所需的油气井工作液(完井液，钻井液，修井液、压裂液、地层水等)缓慢注入所述恒温液槽内，保证所述恒温液槽内液面恰好没过所述摩擦面，给所述恒温液槽内所述加热电阻丝通电，将所述槽内液体加温至所述摩擦实验所需地层温度，并保持所述温度恒定；
步骤S5：在所述上摩擦岩块移动到所述下摩擦岩块最右端时停止所述摩擦实验，数据存档，将所得摩擦力(Ff)、正压力(FN)的数据，代入公式(1)可计算出所述摩擦系数。
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