混合粒径固体颗粒对滑套球座冲蚀磨损的影响

随着超长水平井施工排量和加砂量的不断增加,滑套球座冲蚀磨损日益严重。目前对液固两相流冲蚀磨损的研究较多,但均未考虑混合粒径固体颗粒对冲蚀磨损的影响。研究不同粒径混合的支撑剂对球座的冲蚀磨损,基于欧拉双流体理论,运用Fluent软件对混合粒径固体颗粒对滑套球座的冲蚀磨损进行数值模拟。结果表明：混合粒径固体颗粒与单一粒径固体颗粒对球座冲蚀磨损规律有所不同,单一粒径固体颗粒对球座冲蚀磨损速率随着粒径的增大而减小;混合粒径固体颗粒对球座冲蚀磨损速率不仅和支撑剂粒径有关,而且和不同粒径固体颗粒的比例有关,即冲蚀磨损速率随混合固体颗粒中小粒径固体颗粒比例的增大而表现出先减小后增大的趋势。模拟结果为水平井分段压裂材料的选择提供了依据。     

三层式套管滑套设计及其冲蚀规律分析

常规两层式套管滑套在投标或下管柱时存在较大的误操作风险,为此设计了1种新型3层式套管滑套,通过调研发现滑套冲蚀是影响滑套密封失效的重要原因,因此对新型3层式套管滑套冲蚀规律及工作寿命的研究具有重要意义。根据四川某页岩气井的实际压裂参数,通过冲蚀磨损仿真分析了3层式套管滑套在不同工况参数下的冲蚀规律,发现滑套喷砂口右端壁面最容易被冲蚀破坏,从而导致3层式套管滑套密封失效;通过量化计算得出了3层式套管滑套喷砂口的理论工作寿命,并通过冲蚀试验验证了该滑套喷砂口安全距离的设计满足使用要求,同时得出试验结果与仿真结果相差5.5%,验证了仿真分析的正确性。通过仿真分析与量化计算可为3层式套管滑套的密封可靠性设计提供理论依据。     

拉应力作用下冲蚀速度对35CrMo钢冲蚀磨损行为影响的研究

研究拉应力作用下冲蚀速度对35CrMo钢冲蚀磨损行为的影响。采用自制的喷射型冲蚀磨损试验机,模拟管汇承受105 MPa应力,在30°冲蚀角度下,用携砂液对试样进行冲刷试验,研究携砂液冲蚀速度对冲蚀磨损的影响,并使用扫描电子显微镜(SEM)对试验后试样表面形貌进行分析。试验结果表明,在拉伸应力105 MPa和冲蚀角度30°下,在携砂液总量一定的情况下,随着冲蚀速度的增加,35CrMo钢的冲蚀磨损量呈指数形式增加;冲蚀坑深度随着冲蚀速度的增加而增大;不同冲蚀速度下35CrMo钢冲蚀磨损机制相同,主要为切削磨损。     

基于RFID技术的智能滑套分段压裂工具的设计

将射频识别技术(RFID)应用于分段压裂工具中,设计了基于RFID技术的智能滑套分段压裂工具,通过射频识别技术实现多级分段压裂功能,并通过试验验证了智能滑套分段压裂工具的性能,试验结果表明,设计的智能滑套分段压裂工具能够满足所要求的性能指标。     

冲蚀磨损试验机的改进及实验研究

为模拟重介旋流器工况,合理评定内衬材料耐磨性,在旋转式浆体冲蚀磨损试验机的基础上,通过改进搅拌系统和试样安装方式,设计一种旋流式冲蚀磨损试验机。该试验机通过不锈钢+尼龙叶片二级搅拌系统实现了对浆料的均匀搅拌,在料桶内壁安装试样模拟了重介旋流器物料对内衬材料的冲蚀磨损工况,试验冲蚀角度范围为0°~90°。通过流体力学计算得出浆料对试样的冲蚀速度可达2.4　m/s,对纯铝的冲蚀磨损试验表明,试验机的数据重现性误差小于16%,稳定性误差小于17%。     

页岩气压裂双弯头弯管冲蚀规律研究

为研究页岩气压裂双弯头弯管的冲蚀规律,基于液-固两相流模型和冲蚀理论建立双弯头弯管冲蚀模型,研究典型工况参数、双弯头弯管结构参数对双弯头弯管冲蚀速率的影响。研究表明:最大冲蚀速率发生在压裂液首先流经的第一个弯头外拱内壁后半部分,第二个弯头冲蚀区域前移且冲蚀区域增大;双弯头弯管的最大冲蚀速率,随压裂液流体速度、支撑剂颗粒体积分数的增加均增大,随着支撑剂颗粒粒径、双弯头弯管曲率半径的增大均减小;双弯头弯管上弯头与下弯头装配转角为20°~40°时,双弯头弯管的最大冲蚀速率较大。     

异面三通管冲蚀磨损的数值模拟研究

在管道输送过程中,油品中夹带的微小固体颗粒会对管道壁面产生冲蚀磨损。采用DPM冲蚀预测模型,模拟在不同流速、不同颗粒直径、不同质量流量下管道的冲蚀分布规律,预测异面三通管中受冲蚀磨损比较严重的区域。结果表明:固体颗粒对异面三通管的冲蚀主要集中在三管交汇处的弯面、水平管段的上侧管壁以及两水平管的交汇处,对管道弯头底部的冲蚀较小;管道的最大冲蚀率随流体入口速度的增大呈指数增长;管道的最大冲蚀率随颗粒直径的增大开始时缓慢增大,当颗粒直径增大到一定值时管道的最大冲蚀率随之呈线性增长趋势;管道的最大冲蚀率随着颗粒的质量流量的增大且呈线性增长。     

分段压裂易钻球座壁面磨损的性能预测研究

对单锥、凹弧、凸弧、双锥段的球座锥段结构等分段压裂易钻球座的内部气固两相流动行为和壁面磨损情况进行数值研究。在数值预测时,气相场采用标准k-ε模型,应用拉格朗日方法中颗粒轨道模型来模拟湍流场中颗粒运动轨迹。给出不同锥度结构球座的内部流动特性以及磨损率情况。结果表明,球座的大柱段、小柱段处流场分布较为均匀,由于砂粒的趋壁效应,近壁处流场存在小幅波动。经过优化的双锥段结构能在控制主流速度梯度和砂粒浓度基础上,降低球座锥面磨损程度。同时,也说明了应用计算流体力学来研究压裂球座内部气固两相流动规律的可行性。     

楔式闸阀内部气固两相流动及冲蚀磨损研究

通过欧拉-拉格朗日方法对气力输送系统中经常使用的楔式闸阀进行了气固两相流动和颗粒冲蚀磨损研究。结果发现：阀腔和凹槽中的气体速度要比管道中的气体速度低很多;楔式闸阀的凹槽中会逐渐积累大量的颗粒,颗粒会对闸板底部造成非常严重的冲蚀磨损。     

基于液固两相流的某驻退机冲蚀磨损过程模拟研究

在分析火炮反后坐装置原理和冲蚀磨损发生机制的基础上,根据某火炮驻退机结构特征建立二维简化模型,基于FLUENT中DPM液固两相流模型及RNG k-ε湍流模型对驻退机后坐过程中复杂流场特性进行数值模拟,得到不同时刻内部腔室压力、速度和涡流黏度云图,并描绘出冲蚀颗粒的运动轨迹。通过间接计算得到的结果,验证该数值模拟方法能够较为真实地描述驻退机内部复杂两相流场流动情况,为驻退机冲蚀磨损分析和结构优化设计提供参考。     

基于CFD数值模拟的异面三通管冲蚀磨损规律研究

针对管道在输送过程中,由流体中固态颗粒产生的冲蚀磨损导致的失效问题,通过CFD-DPM模型开展关于不同流速、颗粒直径、含砂体积比和异面管夹角对异面三通冲蚀磨损性能影响的分析。结果表明：三管交汇处的弯面是管道主要发生冲蚀磨损的位置,水平两管弯头上侧管壁处是受损最为严重的部位;在流速2~10 m/s、含砂体积比1%~9%、异面管夹角90°~150°、颗粒直径0.1~0.5 mm时,管道的最大冲蚀率随着流速增大呈指数型增长,冲蚀面积明显扩张;低流速下,含砂体积比对最大冲蚀率影响较弱,高流速下,最大冲蚀率与含砂体积比呈线性正相关;异面管夹角的增大降低了管道对固体颗粒的流动约束性,其冲蚀率呈线性减小;最大冲蚀率随颗粒直径的增大整体呈现平缓上升的趋势,大颗粒产生的冲蚀破坏相比小颗粒更为集中一些。     

销盘滑动磨损试验的仿真建模研究

以销盘滑动磨损为研究对象,建立了表面微凸体接触特性的物理模型和数学模型,由微凸体接触产生的磨屑推导出销盘滑动磨损仿真模型.采用有限元分析软件ANSYS对半球形微凸体接触应力和变形进行了仿真计算,并用销盘滑动磨损试验数据给予验证,证明了所建立的仿真模型是可行的.研究表明,利用ANSYS求解摩擦学接触问题是准确可靠的,建立正确的磨损仿真模型并辅以参数化设计方法是解决摩擦学仿真问题非常有效的方法.     

硬质涂层冲击、冲蚀性能的研究进展

工程领域中随处可见的碰撞、振动现象,使冲击和冲蚀已成为众多装备中关键零部件破坏和失效的主要原因之一。表面工程特别是涂层技术的发展和应用有效地改善了这一情况,通过赋予材料表面更好的性能,延长了工件的使用寿命。涂层的冲击磨损和冲蚀磨损不仅与材料有关,还受到角度、温度等服役工况的影响,是一个多因素共同作用的复杂过程。通本文以硬质涂层为对象,介绍了其发展历程,分析并总结了其耐冲击、冲蚀性能的研究现状,并展望了未来研究趋势。     

硬密封球阀耐冲蚀陶瓷涂层研究

利用多功能超音速火焰喷涂技术，在金属硬密封球阀的阀芯上制备了WC-12Co金属陶瓷涂层，用于提高球阀的耐冲蚀磨损性能。试验表明，涂层机械力学性能好，与基体结合强度超过70MPa，孔隙率小于2％，硬度超过HV1000，耐冲蚀磨损性能比基体提高5倍以上，有效地提高了球阀的使用寿命和密封可靠性。     

干滑动条件下45CrNi材料摩擦磨损规律研究

以某自行火炮底座传动箱摩擦副所用材料45CrNi为研究对象,考察了该材料在不同热处理状态下（530℃回火、380℃回火、830℃淬火及原始状态）组成摩擦副时的干滑动摩擦磨损特性。试验结果表明：530℃回火盘和摩始销组成摩擦配副时结合最好,具有较好的摩擦磨损性能,销试样磨损率最小;在较低速度下载荷是影响材料摩擦因数的主要因素,而速度对摩擦因数的影响较小;粘着磨损是材料配副磨损的主要形式。     

冲蚀与气蚀复合磨损试验装置及其试验研究

在分析典型含沙水流的冲蚀、气蚀磨损试验设备和方法的基础上,针对我国水力机械和水工建筑的特殊损伤破坏形式提出了基于射流的水下冲蚀与气蚀复合磨损试验设备和方法。实验室泥沙冲蚀与气蚀复合磨损模拟试验结果表明,该试验装置设计合理,可以在较短时间内获得试验数据。对2种典型的耐磨不锈钢材料进行了冲蚀磨损试验研究,发现2种材料在冲蚀磨损过程中伴随有气蚀作用机制,材料损伤的实质是冲蚀与气蚀的复合磨损。     

材料干滑动摩擦磨损性能的研究进展

介绍高温、高速、载流、气氛、磁场等苛刻条件下材料的干滑动摩擦磨损特性的研究方法和研究结果。得到以下几点结论:材料的干摩擦磨损特性与速度、载荷之间存在着对应关系,当pv值超过临界值后,材料的摩擦因数和磨损率发生突变;摩擦面温度的升高会降低材料的干摩擦磨损性能;环境气氛的改变不影响金属摩擦副pv特性的基本规律,但显著影响其摩擦因数和磨损率数值的大小;电流的存在恶化材料的干摩擦性能;施加磁场可显著改善材料的摩擦磨损性能,并且磁场强度是影响材料干摩擦特性的主要因素。     

磨煤机内部冲蚀磨损的解决方案

运用冲蚀磨损的机理,对磨煤机内部冲蚀磨损进行了分析,并提出了降低冲蚀磨损的方案。分析表明,该方案可实施性强,应用价值高。