水力压裂技术是目前改善低渗透油藏,提高油气井产量的主要开发手段之一。而分层压裂工艺能够改造分层分压不均,使油气井各小层产能得到充分发挥,具有施工成本低,产能效果好等特征,但分层压裂要求管柱及工具井下工作时间长,特别是随着压裂施工排量以及携砂量的不断增加,砂粒对管柱接头、内部键槽以及工具变截面处冲蚀越来越严重,会引起工具失效,导致压裂施工失败。因此,对压裂管柱及工具的冲蚀磨损开展研究,对延长管柱及工具使用寿命,降低压裂施工成本具有良好的经济效益和应用前景。本文针对井下压裂工具易冲蚀部件归类了三种易冲蚀结构,依据计算流体动力学理论和材料冲蚀磨损理论,采用CFX流场仿真模拟软件,研究了混砂液在易冲蚀结构位置流场分布规律,得到了混砂液对易冲蚀结构的冲蚀磨损规律。在变径结构中主要研究了缩径、扩径、突缩扩和突扩缩4种结构,研究得出:缩径结构变径比越小、变径角越大冲蚀越严重;扩径结构变径比越小、变径角越小冲蚀越严重;突缩扩结构变径比越小冲蚀越严重,变径比每减小0.2,最大冲蚀率依次增大约一个量级,突缩扩结构变径长度主要对大变径比结构的冲蚀影响大;突扩缩结构变径比越大冲蚀越严重,变径比每增加0.2,面最大冲蚀率依次增大约2倍,变径长度对冲蚀影响规律不明显。轴向键槽结构研究得出:键面积比减小,键厚度越大冲蚀率越大,且面积比越大厚度对冲蚀影响越小;键尖角面冲蚀率由大到小顺序为:60°、45°、30°、90°、圆形,其中30°、90°和圆形键尖冲蚀量级相近;在面积比为0.05时,键个数越多冲蚀越大,在面积比为0.08时,键个数对冲蚀没有影响,在面积比为0.11时,键个数越少冲蚀越大;在径向开孔结构研究中,当开孔面积、排量相同时,得到方形孔整体冲蚀率要比圆形孔冲蚀率小。上述三种结构的冲蚀规律与现场实验构件得到的冲蚀规律相吻合,并根据其规律,对大庆油田井下应用的新型通径式喷砂器结构的关键部件,进行了结构优化设计与冲蚀仿真模拟计算,为分层压裂提供了可靠的易冲蚀结构及设计和施工依据。