水力压裂是目前改善低渗透油藏和提高采收率的有效措施之一。压裂时,高压大排量和多相介质对压裂工具及油套管产生严重的损伤破坏,极大限制了压裂施工的安全运行,是制约油田安全生产的关键问题之一。本文针对水力压裂工况,对压裂工具损伤形貌进行分析,结合固液和气液两相流模型,对喷砂器及油套环空内冲刷和空化磨损情况进行了模拟,分析了喷砂器外壁和对应套管的冲刷磨损和空化磨损特征,模拟结果与损伤形貌分析吻合,得出腐蚀、冲蚀和空蚀是压裂过程需考虑的损伤类型。结合压裂工具用套管钢、喷砂器衬套用硬质合金及AC-HVAF防护涂层等典型材质,采用电化学测试方法,得出了典型材质在压裂液中的腐蚀规律,确定了材料的钝化稳定特征。钝化膜成分和结构影响材料腐蚀行为。套管P110钢点蚀和局部腐蚀阻力高于N80和J55钢,衬套用硬质合金YG8抵抗均匀腐蚀阻力强于YW2。膜层中高的Mo、Cr、Mn含量及低的缺陷浓度使得非晶涂层具有比WC涂层更为稳定的钝化特征。采用超声空蚀与电化学测试相结合方法,得出了典型材质在压裂工况下的空蚀规律。确定了耐蚀性和硬度在空蚀时的主导作用,耐蚀性是低硬度套管钢抗空蚀性第一判据,套管P110钢耐蚀性好抗空蚀性能最优;硬度相对较高的YW2合金和WC防护涂层抗空蚀性能优异。提出了不同材质的空蚀机理,套管钢气泡溃灭产生于铁素体相及晶界,硬质合金和涂层则是气泡溃灭垂直冲击孔隙或缺陷区域,导致硬相直接被剥离表面。采用喷射冲蚀与电化学测试相结合方法,得出了典型材质在压裂工况下的冲蚀规律。冲蚀时,纯机械冲刷引起的失重为主,硬度高的N80钢,YW2硬质合金和WC涂层抗冲蚀性能优异。低于临界流速时,稳定钝化膜对于冲刷具有一定抑制作用。确定了腐蚀和冲蚀的交互作用,套管钢由力学因素引起的腐蚀增量明显,硬质合金和涂层则由腐蚀引起的增量占较高比例。提出了不同材质的冲蚀机理,套管钢表面呈现以犁削为主的韧性冲蚀痕迹,以层状减薄方式进行。硬质合金和涂层表现出脆性冲蚀特征,侧重于陶粒对表面的碰撞和切削剥蚀作用。降低孔隙率和提高粘结相结合强度是提高涂层在压裂液中损伤的关键。针对水力压裂工况,提出了喷砂器及油套管材料的选用方法。本文的研究为水力压裂典型材质的筛选及防护涂层的推广应用提供了科学依据,同时也为压裂工具的安全服役及压裂施工的安全运行提供了技术保障。