射孔工况下多喷嘴水力喷射工具冲蚀研究

大排量高砂比水力喷砂压裂的射孔过程中,高速流动的携砂液会对喷射工具表面产生严重的冲蚀损伤。根据喷射工具本体材料35CrMo钢的喷射式冲蚀实验,得到了半经验的冲蚀计算模型。结合DPM数值模拟方法获得射孔过程中工具内部的液固两相流场分布及壁面冲蚀速率,讨论了液相参数和固相颗粒参数对流经上、下游喷嘴颗粒含量及喷嘴入口区域冲蚀损伤的影响。计算结果表明,当工具内部流动达到稳定时,下游喷嘴的颗粒含量大于上游喷嘴的颗粒含量,下游喷嘴入口区域的冲蚀损伤更为严重,颗粒含量及冲蚀损伤的差异性在使用大排量、高黏度液体和大直径、高密度颗粒时更为严重。为防止因上、下游喷嘴颗粒含量差异较大影响射孔效率的情况,建议在实际生产过程中,使用携砂性较好的高黏度压裂液和低密度小直径的颗粒,在保证作业效率和工具寿命的同时控制施工排量。

多相高速流动环境中13Cr不锈钢冲刷腐蚀特性

以油井管13Cr不锈钢为研究对象,基于分离变量法控制实验参数,利用高速气固射流实验装置,测量冲刷速率;在2%NaCl射流液体中,测量材料表面电化学腐蚀速率;在2%NaCl液固两相流中,测量冲刷腐蚀速率。分别对3种实验中的试样进行表征,根据结果对材料冲刷与腐蚀间的相互作用进行讨论。结果表明随着溶液流速的增加,13Cr不锈钢的腐蚀速率增大,材料表面出现点蚀坑;颗粒冲刷速度的增大显著加速材料的损失,使材料表面出现片状划痕;在液固两相流动溶液中,冲刷速率远大于电化学腐蚀速率,并且两者相互促进,材料表面同时出现点蚀坑和片状划痕。