磨料射流一般是在水射流混入磨料颗粒而形成的，从而极大地提高了射流切割的性能，即在同样的工作压力下磨料射流能切割水射流不能切割的材料，或者说切割同样的材料时磨料射流可以大幅度降低工作压力。因而从1983年美国首先研制磨料射流切割设备，广泛应用于航天、航空、机械、冶金等国民经济各部门，对高硬度合金钢、陶瓷、合成纤维等难以切割的材料进行切割。
1996年末，中国石油行业以石英砂作磨料，通过混砂车与水均匀混合，经压裂车加压送至井下喷头，通过喷头上一对互成180*的喷嘴形成磨料射流，同时自动向下移动，切开金属套管，在油层中造成较长深缝，井周地层由于应力集中产生的压密效应得以部分解除，提高了近井地层渗透性，油井产量一般提高一倍以上，目前已推广至大庆、胜利、辽河、中原、河南、长庆等油田。磨料射流目前已应用于井喷管口的切割、井下断铣套管、开窗口等作业，具有效率高、安全等突出优点。
围绕磨料射流切割金属工艺参数选择，提高切割效率和效果，已经进行了大量的实验研究，但是从理论上探索磨料射流切割金属的机理，建立相应的力学模型的研究，还只是刚刚起步，本文将在这方面进行探讨。
1磨料射流切割机理射流对金属的切割，实质上是金属材料在射流作用下的破坏。目前关于材料在水射流作用下破坏学说研究较多，可以归纳为主要是射流的以下作用引起的：①射流的打击力作用；②水楔作用；③气蚀破坏作用；④射流脉冲载荷引起疲劳作用。
上述作用在材料破坏中同时起作用，但在不同工况其中，ki条件下，上述作用所处的地位不同，但普遍认为射流的打击力作用产生的应力超过强度是重要的。
根据大量实验和实践，在油井套管割缝时，磨料射流的工作压力一般为35MPa，即使工作压力降至25MPa，也能将金属套管割开。如根据Powell和Simpon所提出的金属材料在水射流作用下的破坏，射流工作压力需超过材料的20倍，才能产生破坏。而油井金属套管材料是35CrMo，抗拉强度达到948MPa，割缝所用的磨料密度为2.8，因此，磨料射流对材料打击力仅不过为相同工作压力水射流的2.8倍。即工作压力为25MPa的磨料射流的工作压力相当于25x2.8=70MPa纯水射流的工作压力，远小于35CrMo破坏所需的工作压力。因此，从材料在水射流作用破坏引伸出来的材料在磨料射流作用下破坏，主要也是磨料射流*大打击力作用，只因为磨料比重大，材料才可以在低于水射流工作压力下发生破坏。
磨料射流的突出点就是水射流含有磨料颗粒，因此磨料射流所以在切割同样金属材料时可以大幅度降低射流工作压力，主要是磨料颗粒作用。
油井套管割缝使用的磨料射流一般仅混入质量比为5%、粒径为0.50.8mm的石英砂，能随流体一道流（在两相流理论称之为稀疏固液两相流），磨料颗粒速度与流体流速可以视为相等。当磨料射流作用于金属材料表面时，材料表面受到射流中的磨料颗粒的撞击，在撞击瞬间，相当于磨料颗粒与金属材料表面接触，通过很小的接触面，将高速运动颗粒突然停止，将产生的巨大作用力传递至被切割的材料，因而在接触物体内部靠近接触面的区域产生很大的压力。当磨料射流冲击被切割材料表面时，与材料表面接触的射流断面上同时有许多的磨料颗粒与材料相接触，因而在与射流接触的区域内充满了由于磨料颗粒与材料接触产生的应力而形成的凹坑。在磨料射流连续的冲击下，不断产生新的凹坑，从而连续成凹坑并加深，如射流静止不动将形成孔，孔径与射流接触材料时断面积相当而稍大。如射流移动就将形成长缝，缝宽与射流接触材料时断面的直径相当而稍宽。在将磨料射流冲击金属材料时，可以见到材料表面被磨料冲击出现的麻点和凹陷，与相同工作压力水射流冲击情况仍是原状的情况不同。
一般金属材料抗剪强度远低于抗拉、抗压强度，因此金属材料的破坏形式是剪切破坏。因此，可以得出结论，金属材料在磨料射流作用下的破坏，是在磨料射流中的磨料颗粒在射流水流的挟持下与材料接触，颗粒以每秒数百米的速度冲击材料而突然停止，因而产生的打击力很大，而磨料颗粒一般近似为圆形，与材料表面的接触面积很小，因而在接触区域产生的接触应力很大，金属材料在磨料射流作用下破坏和被磨料射流切割成缝就是由于磨料射流冲击材料时，磨料颗粒与材料接触产生的接触剪应力超过接触剪强度发生破坏，微粒从材料本体上剥落，出现凹陷累积而成的，这就是磨料射流切割金属的机理。
2磨料射流数学模型的建立磨料颗粒与油井金属套管的接触，相当于圆球与内圆柱面的接触问题，现先首先分析两个圆球的接触问题。
当两个物体相互接触时，起初接触于一点或一条线，随着传递压力增加，物体因两球体的接触，局部变形后形成为一个很小的接触面。根据两个物体的具体形状，接触面可以为不同形状，如果为两个球体，其接触面为圆形，由于*初接触处变形*大，可见此处的接触压力也一定*大，在接触面周边上，由于两接触物体刚刚接触上，故在周边上压力为零。以压强P表示接触面上任意一点接触压力的强弱程度，在接触面中心点压强*大，以Pmax表示，在接触面上根据赫兹理论，接触压力在接触面上按半个椭球面规律分布的，接触面大小、形状及Pmax数值，决定于接触物体传递压力和接触物体在接触处曲率及接触物体的材料性质（弹性模量和泊松比）。
接触物体上，在接触中心处，材料接近处于三向等压状态，材料在这种应力状态下难以产生塑性变形，故能承受很高的压力而不发生流动。对于钢材来说，可以达到35004000MPa而不发生流动，此*大压力等于*大接触应力Pmax.颗粒弹性模量为石（GPa），泊松系数为，材料的弹性模量为於（GPa），泊松比为，为磨料颗粒与材料接触时的作用力（N），则两球之间的*大接触压力由弹性理论可得3实例如割缝油井套管和石英砂的弹模泊松比分别外=0.25.石英砂密度为260kg/m3，粒径为0.6mm，喷嘴直径为4mm时流量为0.3m3/min，耙距x=10mm.应用以上参数得出计算结果Tmax=3.29GPa，超过了套管接触剪切强度，计算结果与实际相符。
