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高压水射流技术在石油工程中的应用
时间:2015-02-06 来源: bat365中文官方网站
目前,高压水射流技术在十几年的发展中已经取得了很大的进步,在石油工程开采中的作用越来越明显,逐渐受到了石油行业的高度重视,使得高压水射流技术得到了快速的发展。但是,就目前我国高压水射流技术水平而言,还远远低于世界平均水平,再加之水射流设备的滞后,常常导致石油工程开采工作无法顺利开展,这也是影响我国高压水射流技术进一步提升的主要原因之一。
20世纪初,随着喷射钻井的出现,不仅大大提高了石油工程的钻井效率,还确保了钻井的质量,减少了人力投入和石油工程的建设成本。通过多年的实践工作,技术人员发现,喷射钻井在正常运行状态时,如果将射流压力逐渐调高的话,就会加快钻井的速度,而这一施工过程一般需要借助泥浆泵所实现。但是这势必会对泥浆泵体积造成一定的影响,使得柴油机功率过大,运输起来十分不便,变相增加了石油工程设备费用,还从一定程度上加大了燃料的浪费。因此,这一问题已经成为钻井行业共同关注的看问题。由于射流钻井是一项比较复杂的工作,受到很多条件因素的限制,我国对于钻井射流并不全面,尚未形成相对完善的水射流技术体系。
在20世纪后期,随着科学技术的不断发展与进步,越来越多先进的高压水射流技术被应用于石油工程中,而自激振荡脉冲射流作为当时常见的新型水射流技术,受到了石油行业的高度青睐,这种高压水射流技术主要的工作原理是让压力能间断地释放,将连续射流转变为断续性射流,形成一个涡环流,由于这种涡环流的压力较低,常常会出现空化的现象,而其最大的特点就是能够对粉碎的岩石表面进行快速的清理,是一种非常实用的水射流技术。
根据瞬态流理论和水声学原理,当流体通过各种类型的谐振腔出口收缩断面时产生压力激动,这种压力激动反射回入口处与来流的压力脉动叠加形成驻波,当激振频率与射流本身的固有频率匹配时产生共振,从而产生空化。
目前自激振荡脉冲射流用于钻井和采油生产,开发出若干有实用价值的新技术,获得了显著的经济效益。如将自激振荡脉冲射流用于钻井,研制出的自激振荡脉冲射流钻头,将平均机械钻速提高了35%;将自激振荡脉冲射流用于处理油井近井地层及解堵,首创自振旋转射流处理近井地层及解堵新技术。由于射流作用于近井地层,同时对其产生低频水力冲击、高频水力振荡和超声波3种物理效应,故能有效地解堵和处理地层。这项技术自1995年起先后在辽河、胜利、大庆等11个油田和地区的500多口井上应用,平均油井单井增油20%~30%,注水井单井增注30%~130%;把自激振荡脉冲射流用于油田注水,创制了自激波动注水新技术,它从源头上预防在注水过程中形成的近井地带堵塞,实现了边注水边解堵,达到了降低注水压力、延长修井周期和降低作业费用的目的。
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