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1、分 类 号TE98学号2009002009 密级 硕 士 学 位 论 文硕 士 学 位 论 文 题目 喷射式冲蚀实验装置研制 及油井管柱抗冲蚀性能研究 作者姓名 卢斌 指导教师姓名、职称 李臻教授 学科(专业)名 称 流体机械及工程 提交论文日期 2011 年 5 月 21 日 II I 学位论文创新性声明学位论文创新性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对
2、本研究所做的任何贡献均已在论文中做 了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：_日期：_ 学位论文使用授权的说明学位论文使用授权的说明 本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定， 即：研究生在校攻读学位期间论文工作 的知识产权单位属西安石油大学。 学校享有以任何方法发表、 复制、 公开阅览、 借阅以及申请专利等权利， 同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到 中国学位论文全文数据库 并通过网络向社会公众提 供信息服务。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时， 署名单位仍然为 西安石油大学。 论文作
3、者签名：_日期：_ 导师签名：_日期：_ 注：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出（含解密年限等） 。 中文摘要 II 论文题目：喷射式冲蚀实验装置研制及油井管柱抗冲蚀性能研究论文题目：喷射式冲蚀实验装置研制及油井管柱抗冲蚀性能研究 专专业：流体机械及工程业：流体机械及工程 硕硕 士士 生：卢生：卢 斌（签名）斌（签名） 指导教师：李指导教师：李 臻（签名）臻（签名） 摘 要 冲蚀是金属表面与流体之间由于相对运动而造成金属表面损坏的现象， 微观上包括磨损、 腐蚀及其相 互促进作用。在石油开采及输送过程中，井下工具、管柱及地面管汇等设备不可避免地承受多相流，特别 是固、液混合流体的高速冲蚀，导
4、致设备壁厚减薄、承载能力降低，带来安全隐患。磨损是互相接触的物 体在相对运动时表层材料发生损耗或产生残余变形的现象，在钻井、修井过程中，套管磨损使其承载能力 降低，给后续钻井、完井、采油及修井带来重大影响。 本文综合现有各类型冲蚀实验装置优缺点、 油井管柱服役的现场工况及实验目的， 设计并制造了一台 喷射式冲蚀实验装置，该装置由喷射泵、渐缩段喷嘴、喷射室、试样装夹和固定支撑系统等构成，可实现 冲蚀速度、冲蚀角度及喷射距离可控。 选用套管油管钢 P110、N80 及 VM140 材料在自制冲蚀实验装置上进行冲蚀实验， 研究了冲蚀流体流速、冲蚀角度及流体介质（腐蚀性）对冲蚀的影响，并比较以上三种
5、材料的抗冲蚀性能。实验发现，材料的冲蚀速率随流体流速增大几乎呈指数关系增加； 材料的冲蚀速率随冲蚀角度的增大而减小，当冲蚀角为 90时，冲蚀速率最小；P110 材料在含砂量大的固、液混合流体冲蚀下的冲蚀失重量大于在含砂量小的固、液混合流 体冲蚀下的冲蚀失重量。P110 材料在含 NaCl 的固、液混合流体冲蚀下的冲蚀失重量大 于在不含 NaCl 的固、液混合流体冲蚀下的冲蚀失重量。在相同实验条件下，抗冲蚀性 能最好的是 P110 材料，最差的是 VM140 材料，N80 材料的介于两者之间。 选用 S135 钻杆/P110、S135 钻杆/N80 及 S135 钻杆/VM140 套管试样在 M
6、RH-1A 钻 杆-套管摩擦磨损实验机上进行实验， 考查接触压力和转速对套管磨损的影响。 实验发现， 随着接触压力的增加，P110 材料磨损量和磨损效率都增加，并且增加幅度逐渐变大； 当 转速比较低时，P110 材料的磨损量和磨损效率随转速变化较小，当转速超过 170r/min 时，变化幅度增大。在接触压力和转速相同的条件下，抗磨损性能最好的是 VM140 材 料，最差的是 N80 材料，P110 材料介于两者之间。 关关 键键 词：冲蚀；油井管柱；实验装置；套管；磨损词：冲蚀；油井管柱；实验装置；套管；磨损 论文类型：应用研究论文类型：应用研究 英文摘要 III SubjectSubject
7、SubjectSubject ：DesignDesignDesignDesign andandandand ManufactureManufactureManufactureManufacture ofofofof JetJetJetJetTestTestTestTestMachineMachineMachineMachine forforforfor ErosionErosionErosionErosion andandandand ResearchResearchResearchResearch OnOnOnOn Erosion-ResistanceErosion-ResistanceEr
8、osion-ResistanceErosion-Resistance BehaviorBehaviorBehaviorBehavior ofofofof OilOilOilOil WellWellWellWell StringStringStringString SpecialitySpecialitySpecialitySpeciality：FluidFluidFluidFluid MachineryMachineryMachineryMachinery andandandand EngineeringEngineeringEngineeringEngineering NameNameNam
9、eName：LuLuLuLuBinBinBinBin ( ( ( (signaturesignaturesignaturesignature) ) ) ) InstructorInstructorInstructorInstructor：LiLiLiLiZhenZhenZhenZhen ( ( ( (signaturesignaturesignaturesignature) ) ) ) ABSTRACTABSTRACTABSTRACTABSTRACT Erosion is a phenomenon of metal surface damage caused by relative motio
10、n, on microscopic including wear and corrosion and its mutual effect to each other. In the process of oil exploitation and conveying, subsurface tool, tubing and ground tube remit etc. These equipments inevitably bear multiphase flow, especially the high erosion rate of the solid and liquid two-phas
11、e flow, leading to the wall of the equipment thinning, carrying capacity reducing, which leads potential safety hazard. Wear is a phenomenon of material surface spoilage or residual deformation when the objects touched each other in relative motion. In the process of drilling and well repairing, cas
12、ing wear makes its bearing capacity reduced, which have a significant impact to the follow-up well drilling and completion, oil extraction, and the rig. Based on the integration of the advantages and disadvantages of the existing types of erosion test devices, the working conditions on site of oil w
13、ell tubing string in serving and testing purposes, the paper designed and made a jet erosion test equipment, this equipment includes a injection pump, nozzle, injection room and electrochemical test system, may realize the erosion rate, erosion angle and jet distance controlled, and can compare diff
14、erent materials resistance to the erosion. Making erosion tests in erosion test equipment with the casing pipe steel of P110 N80 and VM140 samples to study the influence of the erosion rate and erosion angle and fluid medium and compare these three kinds of materials resistance to erosion. In the te
15、st we find that, erosion rate increased with the increase of fluid rate almost in a linear relationship, and the increasing extent gets greater and greater; The erosion rate of material increase with the increase of erosion angle, when erosion angle is 90, erosion rate achieve the maximum. The P110
16、sample under erosion effect of solid-liquid mixture containing higher sediment concentration lost more weight than that under erosion effect of solid-liquid mixture containing lower sediment concentration. The P110 sample under the erosion effect of solid-liquid mixture containing NaCl lost more weight than that under erosion effect of solid-liquid mixture which didnt contain NaCl. In the same test conditions, the erosion rate
