高压气井节流油嘴硬质合金和陶瓷的冲蚀对比实验

摘要：

在高压气井试气和生产过程中,返排液或者生产流体会携带少量地层出砂,对节流油嘴产生非常严重的冲蚀.井下和地面节流油嘴通常选用耐冲蚀的陶瓷和硬质合金.通过自制的喷射式冲蚀装置,以压裂返排的0.3%的羟丙基瓜尔胶携砂液为介质,研究了冲击角度和流体流速对硬质合金和陶瓷两种材料冲蚀速率的影响规律.采用扫描电镜分析了冲击角度和流体流速对两种材料的微观形貌的影响.实验结果表明,硬质合金的抗冲蚀性能低于陶瓷,两者的冲蚀速率均随着冲击角度的增大而逐渐增大.在冲击角度为30°时,两者的冲蚀速率较为接近;在冲击角度为90°时,两者的冲蚀速率均达到最大值,并且,硬质合金的冲蚀速率约为陶瓷的2倍;两种材料的冲蚀速率随流速的增大而增加.当流速大于16m/s时,冲蚀速率随流速增大而呈幂函数形式增长.扫描电镜结果表明,硬质合金和陶瓷均表现为明显的脆性冲蚀特征.与陶瓷相比,硬质合金的硬度较低而韧性较高,抗脆性断裂的能力较强,而抗微切削的能力较弱.硬质合金在低角冲蚀下以微切削为主要冲蚀机制,在高角冲蚀下以脆性断裂为主要冲蚀机制;陶瓷主要以脆性断裂为主要冲蚀机制.实验结果对高压气井节流油嘴选材以及寿命预测具有一定指导.

关键词：硬质合金、陶瓷、冲击角度、流速、冲蚀速率

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分类号：TE357.1(油气田开发与开采)

资助基金：国家科技重大专项基金2011ZX05046-7;国家自然科学基金51674199,51404198

在线出版日期：2018-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：81-87