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自然地理學術語
沖蝕(erosion,washout)又稱沖刷。在坍塌地層鑽井時,由於操作不當,泵入井內的鑽井液在環形空間的上返速度過高而形成紊流,直接沖刷井壁,造成井徑擴大的現象。防止措施是藉助雷諾數控制泵量,使環形空間上返的流體保持平板層流型狀態。
- 中文名:沖蝕
- 外文名:washout
- 原 因:腐蝕流體沖刷
- 又 稱:沖刷
- 學 科:自然地理學
主要特徵=
沖蝕就是金屬材料表面與腐蝕流體沖刷的聯合作用,而引起材料局部的金屬腐蝕。在發生這種腐蝕時,金屬離子或腐蝕產物因受高速腐蝕流體沖刷而離開金屬材料表面,使新鮮的金屬表面與腐蝕流體直接接觸,從而加速了腐蝕過程。若流體中懸浮較硬的固體顆粒,則將加速材料的損壞。 [1]
發生原因
一般說來,流體的速度愈高,流體中懸浮的固體顆粒愈多、愈硬,沖刷腐蝕速度愈快。腐蝕介質流動速度又取決於流動方式:層流時,由於流體的粘度,在沿管道截面有一種穩態的速度分布;湍流時,破壞了這種穩態速度分布,這不僅加速了腐蝕劑的供應和腐蝕產物的遷移,而且在流體與金屬之間產生切應力,能剝離腐蝕產物,從而加大了沖蝕速度。因此,在管道的拐彎處及流體進入管道或貯罐處容易產生這種破壞。另外,金屬表面成膜的特徵也可以影響沖蝕速度。硬的、緻密的、連續的、粘附性強的膜沖蝕速度小,反之則大。
作用措施
抑制或減少沖蝕的措施是:選擇耐蝕性和耐磨性好的材料;改變腐蝕環境如添加緩蝕劑,過濾懸浮固體粒子,降低溫度,減小流速和湍流;採用犧牲陽極作陰極保護等。
相關研究
針對氣體鑽井岩屑造成鑽柱嚴重沖蝕的問題,基於氣-固兩相流和沖蝕理論,建立了環空岩屑運移模型。在Eulerian坐標系下求解氣體連續相流場,在Lagrangian坐標系下對離散相岩屑粒子進行了碰撞求解,採用Grant和Tabakoff公式求解岩屑粒子沖蝕速率,藉助實驗數據驗證了仿真模型。利用該模型研究了氣體鑽井中鑽杆居中以及不同鑽杆偏心率、井徑擴大率、注氣量和機械鑽速下環空岩屑粒子運移規律和鑽杆沖蝕特性。研究表明,岩屑對鑽杆接頭及下坡面本體的沖蝕比鑽杆本體及接頭上坡面嚴重;鑽杆偏心和井徑擴大都使局部沖蝕速率峰值增大,且偏心越嚴重,井徑擴大越大,局部沖蝕速率峰值增速越大;機械鑽速增大,導致鑽杆局部沖蝕速率峰值近乎線性增加;在工程常用注氣量範圍內,注氣量對沖蝕速率峰值和沖蝕速率平均值的影響很小。根據沖蝕規律提出如下建議:減小鑽杆斜坡坡度可減少鑽杆接頭及下坡面的局部沖蝕;採用低轉速的空氣錘鑽井工藝可減緩因偏心引起的局部沖蝕;井眼擴大較大時,增大注氣量,通過改變岩屑粒子軌跡,可減少岩屑對鑽杆本體的多次沖蝕。