冲蚀

自然地理学术语

冲蚀（erosion，washout）又称冲刷。在坍塌地层钻井时，由于操作不当，泵入井内的钻井液在环形空间的上返速度过高而形成紊流，直接冲刷井壁，造成井径扩大的现象。防止措施是借助雷诺数控制泵量，使环形空间上返的流体保持平板层流型状态。

主要特征

冲蚀就是金属材料表面与腐蚀流体冲刷的联合作用，而引起材料局部的金属腐蚀。在发生这种腐蚀时，金属离子或腐蚀产物因受高速腐蚀流体冲刷而离开金属材料表面，使新鲜的金属表面与腐蚀流体直接接触，从而加速了腐蚀过程。若流体中悬浮较硬的固体颗粒，则将加速材料的损坏。

发生原因

一般说来，流体的速度愈高，流体中悬浮的固体颗粒愈多、愈硬，冲刷腐蚀速度愈快。腐蚀介质流动速度又取决于流动方式：层流时，由于流体的粘度，在沿管道截面有一种稳态的速度分布；湍流时，破坏了这种稳态速度分布，这不仅加速了腐蚀剂的供应和腐蚀产物的迁移，而且在流体与金属之间产生切应力，能剥离腐蚀产物，从而加大了冲蚀速度。因此，在管道的拐弯处及流体进入管道或贮罐处容易产生这种破坏。另外，金属表面成膜的特征也可以影响冲蚀速度。硬的、致密的、连续的、粘附性强的膜冲蚀速度小，反之则大。

作用措施

抑制或减少冲蚀的措施是：选择耐蚀性和耐磨性好的材料；改变腐蚀环境如添加缓蚀剂，过滤悬浮固体粒子，降低温度，减小流速和湍流；采用牺牲阳极作阴极保护等。

相关研究

针对气体钻井岩屑造成钻柱严重冲蚀的问题，基于气-固两相流和冲蚀理论，建立了环空岩屑运移模型。在Eulerian坐标系下求解气体连续相流场，在Lagrangian坐标系下对离散相岩屑粒子进行了碰撞求解，采用Grant和Tabakoff公式求解岩屑粒子冲蚀速率，借助实验数据验证了仿真模型。利用该模型研究了气体钻井中钻杆居中以及不同钻杆偏心率、井径扩大率、注气量和机械钻速下环空岩屑粒子运移规律和钻杆冲蚀特性。研究表明，岩屑对钻杆接头及下坡面本体的冲蚀比钻杆本体及接头上坡面严重；钻杆偏心和井径扩大都使局部冲蚀速率峰值增大，且偏心越严重，井径扩大越大，局部冲蚀速率峰值增速越大；机械钻速增大，导致钻杆局部冲蚀速率峰值近乎线性增加；在工程常用注气量范围内，注气量对冲蚀速率峰值和冲蚀速率平均值的影响很小。根据冲蚀规律提出如下建议：减小钻杆斜坡坡度可减少钻杆接头及下坡面的局部冲蚀；采用低转速的空气锤钻井工艺可减缓因偏心引起的局部冲蚀；井眼扩大较大时，增大注气量，通过改变岩屑粒子轨迹，可减少岩屑对钻杆本体的多次冲蚀。

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