《铜合金随钻设备抗冲蚀梯度涂层关键技术及应用》

奖项类别：中国有色金属工业科学技术二等奖

技术简介：

随钻测量堪称现代化钻井的“千里眼”和“顺风耳”，铜合金随钻外筒因钻井液的冲蚀磨损不仅造成仪器过早失效、作业效率低和经济损失，而且安全隐患突出。该项目首次提出设计、制备无磁性抗冲蚀磨损梯度涂层新思路，开发了铜合金随钻设备抗冲蚀梯度涂层关键技术。

（1）建立了铜合金随钻外筒冲蚀磨损的流体动力学模型，揭示了铜合金外筒冲蚀磨损机理。提出了近壁面网格尺寸与颗粒大小匹配策略，开发了计算冲蚀率和颗粒特性的自定义函数（UDF），修正了Oka冲蚀模型。

（2）研制了铜合金随钻外筒无磁性抗冲蚀磨损梯度涂层，缓解了陶瓷层与铜合金基体之间热膨胀系数的显著不匹配问题。发明了铜合金深冷变形强化新方法，Cu-0.5%Cr合金的抗拉强度高达483MPa，达到了铍青铜（QBe2）的力学性能水平。

（3）开发了铜合金随钻外筒抗冲蚀磨损梯度涂层制备工艺和高速冲蚀评价装置。涂层外筒的使用寿命从无涂层外筒的~500小时提高至1485小时以上（使用寿命提升197%）；针对油气井随钻测量工况的复杂性，开发了一套高速（~40m/s）、多角度冲蚀磨损测试评价装置。

研发人员：魏伟，魏坤霞，黄文军，王亚军，赵晓兵，张权，曹成铭，吴王平，张伟，杨国杰，陈波