《油气井随钻设备功能梯度涂层关键技术及应用》

鉴定单位：中国石油和化学工业联合会 

技术简介：

随钻测量（MeasurementWhileDrilling，MWD）是大斜度井、水平井和小眼井及侧钻多分支井油藏评价的重要手段，钻井液对随钻测量设备的冲蚀磨损导致其报废和无信号起钻，延长了钻井工期，增加了作业成本。本项目首次提出设计、制备无磁性抗冲蚀磨损梯度涂层：（1）建立了油气井随钻设备外筒冲蚀磨损的流体动力学模型，开发了冲蚀率和颗粒特性计算的自定义函数（UDF），修正了Oka冲蚀模型；（2）研制了一种抗冲蚀耐磨损随钻设备外筒梯度涂层材料配方：NiCrAlY打底层、梯度过渡层（75%NiCrAlY+25%AT20、50%NiCrAlY+50%AT20、25%NiCrAlY+75%AT20）、AT20陶瓷工作层，梯度涂层呈典型的层片状堆垛结构；（3）开发了一套抗冲蚀耐磨损随钻设备外筒梯度涂层制备工艺。涂层界面的结合强度为34.8MPa，在400℃下热震循环467次后失效，热稳定性较好；具有涂层的外筒使用寿命从无涂层外筒的~500小时提高至1400小时以上，没有出现因外筒损伤刺漏导致的设备报废现象；（4）设计了一套模拟钻井液高速（~40m/s）、多角度冲蚀磨损的测试评价装置。相关成果申报专利12件（其中授权发明5件、实用新型3件），发表论文13篇，出版专著（教材）3部。该成果应用于油气井随钻测量设备外筒、截齿和千斤顶等产品，有效提高了产品使用寿命，具有良好的经济和社会效益。

研发人员：魏 伟