王国荣 钱 权 楚 飞 张晓莉

1.西南石油大学机电工程学院，成都，6105002.中国石油集团钻井工程技术研究院北京石油机械厂，北京，1000833.中国石油西南油气田分公司川西北气矿，邛崃，611530



高压流体入射角对节流阀材料的冲蚀预测及验证

王国荣1钱 权1楚 飞2张晓莉3

1.西南石油大学机电工程学院，成都，6105002.中国石油集团钻井工程技术研究院北京石油机械厂，北京，1000833.中国石油西南油气田分公司川西北气矿，邛崃，611530

针对钻井作业中高压流体携带的固相颗粒高速撞击阀芯曲面，导致阀芯轮廓冲蚀严重及节流阀使用寿命缩短这一技术性难题，运用欧拉-拉格朗日法和离散相模型，预测了颗粒在不同入射角度下对40Cr钢的冲蚀磨损量、冲蚀速率和冲蚀形貌分布，并将其与相关实验进行了对比。对比结果表明：当粒子入射角由15°增大到90°时，预测冲蚀斑坑深度、冲蚀质量损失和冲蚀速率先增大、再减小，冲蚀表面形貌由椭圆形逐渐向圆形变化；当粒子入射角为45°时，材料质量损失达到最大。因此，在进行节流阀的优化设计时，应尽量避免粒子入射角为45°以减缓粒子对阀芯的冲蚀。

40Cr钢；入射角；节流阀；冲蚀；离散相；

0 引言

冲蚀是指材料受到流动粒子冲击时表面被破坏的一种磨损现象，在石油化工生产领域广泛存在，比如节流阀受到钻井液冲蚀后阀芯轮廓改变，节流可控性衰减，造成阀芯更换频繁。控压钻井技术能够有效解决深层油气资源开采过程中常遇到的井壁失稳、卡钻等问题[1]，同时大大缩短非生产时间，保障油气资源安全、高效开采。……