压裂球座结构优化分析及耐冲蚀研究

• 作者: 钟林 冯桂弘 朱和明 王国荣 陈文斌
• 来源期刊: 表面技术
• 关键词: 固-液两相流 冲蚀磨损 数值模拟 球座 结构优化 冲蚀试验
• 年，卷（期）: 2021,（6）
• 所属期刊栏目: 摩擦磨损与润滑|Friction, Wear and Lubrication
• 页码范围: 213-219,228
• 页数: 8页
• 分类号: TG174.4|TE83
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.06.023

摘要

目的 提升水平井分段压裂中投球滑套球座的抗冲蚀磨损性能.方法 基于流体力学、冲蚀理论,采用Fluent软件建立压裂球座固-液两相流冲蚀模型,对球座冲蚀磨损进行研究,分析不同角度下双锥面结构对球座冲蚀磨损的影响.在此基础上,开展球座冲蚀试验,研究3种不同表面材料对球座冲蚀的影响.结果 数值模拟显示,球座的冲蚀磨损主要发生在前端锥面上,最大冲蚀速率发生在锥面与密封面交接处.其原因是,锥段直径逐渐减小,导致固相颗粒在过流断面上的速度和浓度增加,动能增大,使得在斜面导流作用下对锥面的撞击与切削次数增多,冲击力增强,造成壁面材料损失.冲蚀试验结果显示,在3种不同表面材料球座的冲蚀中,双涂层(有机涂层+碳化钨涂层)球座的耐冲蚀能力优于碳化钨涂层和硬质合金球座.结论 设计双锥面结构球座时,合理地选择锥面角度能够有效提升球座的耐冲蚀性能,否则会导致球座的抗冲蚀性能下降.对球座进行表面喷涂强化处理时,较单一涂层而言,选择双涂层的抗冲蚀能力更好.