水力噴射壓裂工具材料的沖蝕性能研究.pdf

1、近年來，隨著大規(guī)模壓裂技術(shù)在頁巖氣、致密油氣以及低滲、超低滲透油氣田的推廣實(shí)施，水力噴射壓裂過程中砂含量和泵的排量變得越來越大，壓裂工具將不可避免的承受液固兩相流高速?zèng)_蝕作用。本文對(duì)水力噴射壓裂工具常用材料35 CrMo和鈷基合金進(jìn)行了抗沖蝕性能的研究。利用噴射式實(shí)驗(yàn)裝置研究了35CrMo材料和鈷基合金材料在0.2％的羥丙基瓜爾膠溶液和石英砂組成的液、固兩相流體中的沖蝕規(guī)律，利用失重法計(jì)算沖蝕速率并結(jié)合掃描電鏡對(duì)沖蝕形貌進(jìn)行了分析。

2、r>　　本研究表明，35CrMo材料的沖蝕速率隨沖擊角度的增加先增大后減小，沖刷溶液的沖擊角度為45°時(shí)，35CrMo試樣表面沖蝕磨損最嚴(yán)重;35CrMo材料和鈷基合金材料的沖蝕速率隨流速的增加均增大，但是35CrMo的增長趨勢(shì)比鈷基合金的更加明顯;35CrMo材料沖蝕速率隨入射流體流速增高過程中存在臨界值，此臨界速率大約為8.2m/s，當(dāng)流速高于此臨界值時(shí)，沖蝕速率隨入射流速增高而迅速上升;石英砂含量在50kg/m3～100kg/m3

3、內(nèi)，35CrMo材料的沖蝕速率隨著砂含量的增加而增大，當(dāng)砂含量達(dá)到100kg/m3時(shí)，沖蝕速率達(dá)到最大，隨著石英砂含量的繼續(xù)增加，35CrMo材料沖蝕速率開始趨于穩(wěn)定，鈷基合金材料的沖蝕速率隨著砂含量的增加穩(wěn)定緩慢增加。液固混合溶液對(duì)35CrMo材料的沖蝕作用主要表現(xiàn)為機(jī)械沖刷磨損，材料的損傷機(jī)理為“微切削”與“沖擊鍛打”兩種機(jī)理并存，小角度入射時(shí)以微切削為主，大角度入射時(shí)以沖擊鍛打?yàn)橹鳌ｂ捇辖鸬膿p失形式表現(xiàn)為石英砂的不斷沖擊使材料表