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1.石油工程中新型自振空化射流的理論與應用
水射流技術中的自振空化射流技術在石油工程的應用最為普遍,該技術的工作原理即利用流體自振,實現斷續性射流的轉變。壓力較低是射流中渦環流的顯著特征,存在空化的狀況,在鉆井過程中可以快速清除粉碎巖石,提高工作效率。
1.1石油鉆井及采油中新型自振空化射流的應用在石油工程中進行采油、鉆進生產時,研發了多種創新型技術,推動了石油企業的發展。石油鉆井的進井、井筒地層堵塞的解堵工作都可以通過新型自振空化射流來解決,采用這種處理方式對近井地層進行處理時,可以同時形成超聲波效應、高頻水力振蕩效應及低頻水力沖擊效應,提高了解堵工作效率。在鉆進過程中采用的新型自振空化射流,利用自激振蕩射流鉆頭可將鉆速在原來的基礎上提升35%。新型自振空化射流自上世紀九十年代研發以來,在不同地區和城市得到全面的應用,石油礦井平均產油量約提升25%[2]。在油田注水采油中,基于自振空化射流形成全新的自激波動注水技術,降低了注水環節近井底層堵塞情況的發生機率,可以實現解堵、注水工作的同步進行,注水壓力顯著減小,石油工程建筑成本投入大大減少,避免了后期維修工作費用的浪費。
1.2諧振腔關系式與結構模型參考水聲學原理、流體瞬態理論,在不同種類噴嘴諧振腔的出口收縮斷面中,流體通過時會出現一定的壓力激動,穩定的液體在不斷反射和壓力脈動疊加的過程中,最終會形成駐波[3]。在諧振腔中,完成壓力激動反饋過程后就會發生共振,導致反饋壓力振蕩和空化現象。
2.石油工程中水射流技術的發展前景
依據高壓射流和機械破巖鉆井技術理論,通過推導原理,對石油鉆井工程方面的研究起到非常關鍵的作用。同高壓水射流的滯止壓力相比,新型自振空化射流的瞬間爆破壓力可提升為8.6-124倍,解決了深井鉆井難度大的問題,對油井底層處理、井巖破碎、石油縫隙及通道等工作有極大的幫助,油井產量顯著提升,水井注水量也得到提高[4]。在生產技術高速發展的過程中,原油采收率隨著水射流技術的不斷完善而逐漸提高,石油單井產量大大提高,其中水力深穿透射孔技術、高壓水射流油井解堵技術等先進的技術日益完善,充實了水射流破巖機理,不僅在石油鉆井開采領域,還在隧道工程、金屬礦山和采煤行業占據著極高的地位,發展前景將會越來越光明。
3.結語
石油工程中水射流技術的應用,為石油開采工作的順利進行奠定了堅實的基礎。隨著科學技術的不斷發展,研制出許多先進的水射流技術,在石油企業工作人員的努力下,相關設備日益完善,在不同行業中發揮的作用越來越大。當前石油工程中水射流技術雖然處于較低的發展水平,在應用過程中也存在一些問題,但就整體發展趨勢來看,呈現逐步提升的發展趨勢,構建了健全的水射流技術標體系,使得石油井下鉆井工作效率明顯提升,保障我國石油行業的良性發展。
作者:李海燕單位:山東勝利職業學院