高压高产气井在应急放喷过程中,钻井装备会受到高速颗粒冲蚀作用而发生壁面磨损减薄,进而造成装备承压能力下降甚至造成冲蚀失效,本文根据现场实测井下管柱、井口装置和地面节流管汇结构参数,建立了适用于高产气井应急放喷工况下的流动模型和冲蚀模型,研究了井下管柱、井口装置和地面节流管汇内部流场特性和冲蚀行为。主要涉及以下内容:(1)基于拉格朗日法和欧拉法,建立了井下管柱、井口装置和地面节流管汇几何模型,根据现场实际工况选取适用于本次研究的湍流流动模型和DPM冲蚀模型,确定了数值模拟计算方法,根据现场装置冲蚀形貌与测量数据对计算模型进行了校核和致效。(2)开展了钻井四通、常规采气树和Y型采气树在典型工况下的冲蚀行为研究,明确了日放喷量和日出砂量对流场分布、颗粒轨迹和冲蚀行为的影响规律,对比分析了常规采气树和Y型采气树的冲蚀行为,并计算出了易冲蚀薄弱点的穿孔时间,提出了减缓冲蚀的保护措施。(3)开展了井下管柱在典型工况下的冲蚀行为研究,发现了管柱冲蚀行为随井深减小的变化规律,明确了日放喷量和日出砂量对钻杆与钻套环空流场分布、颗粒轨迹和壁面冲蚀行为的影响规律,同时对比分析了钻杆内壁、钻杆外壁和套管内壁在同工况下的冲蚀速率,提出了减缓冲蚀的保护措施。(4)开展了未加和加装防刺短节2种节流管汇结构在多工况下的冲蚀行为研究,明确了日放喷量和日出砂量对2种结构内流场分布、颗粒轨迹和壁面冲蚀行为的影响规律,对比分析了加装防刺短节前后下游易冲蚀闸板阀处的颗粒轨迹和冲蚀速率,提出了减缓冲蚀的保护措施。