石油工程中水射流技術的應用與發展前景

李海燕（山東勝利職業學院，山東 東營 257000）

引言

隨著科學技術的進步和社會的發展，水射流技術也獲得了極大的發展，應用范圍逐漸擴大，該技術具有成本投入少、效益高的優勢，在不同領域中均發揮著重要作用。同先進國家相比，我國當前水射流技術的應用發展仍處于相對落后的階段，影響石油開采工作的高效進行，這就需要不斷提升水射流技術水平，使水射流技術的優勢得到充分應用，為我國石油行業的發展提供動力。

1.提高石油井底的鉆井射流工作效率

在石油工程中，由于噴射鉆井技術的廣泛應用，使鉆井工作效率得到了明顯提高，還使石油鉆井質量更加優化。采取提升高射流的方式，可以使鉆井速度提升，工作效率提升，但需要利用泥漿泵的作用才能使水射流技術的作用得到充分的發揮。

1.1 對加長噴嘴牙輪鉆頭進行改進和創新

提高鉆井功率和壓力的重要途徑就是適當的縮短噴射距離，使該距離滿足射流的標準條件。在使用牙輪鉆頭噴嘴進行石油礦井鉆采的過程中，應合理的調節噴嘴同井底的間距，在標準規定限度下，盡量使二者的間距達到最小化，可以實現石油鉆井的大壓力、大功率的效果。通過眾多技術人員的深入研究，對牙輪鉆頭噴嘴的性能進行改善，使得石油鉆采工作效率提升到一個新的層面，鉆進速度明顯加快，為石油企業的發展提供動力，創造更多的經濟和社會價值[1]。

1.2 利用全新方式對噴射鉆井水力參數進行設計

借助石油工程中的井底巖面水利參數與鉆井射流間的計算模型，依據噴射鉆井水力參數計算方法及原理，結合射流噴射速度、最大沖擊力、輸出功率，參考專業人員的研究成果，設計科學、合理的噴射鉆井水力參數。

2.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。

2.1 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。

2.2 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。

3.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。

4.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。

[1]沈忠厚.石油工程水射流技術[J].中國安全科學學報.1999(S1).

[2]張毅,李根生,熊偉,黃中偉,牛繼磊.高壓水射流深穿透射孔增產機理研究[J].石油大學學報(自然科學版).2004(02).

[3]李根生,沈忠厚,李在勝,易燦.自振空化射流提高鉆井速度的可行性研究[J].石油鉆探技術.2004(03).

[4]明星,楊佩.淺析高壓水射流加工技術及應用[J].裝備制造技術.2013(12).