摘要：隨着社會經濟的快速發展, 科技水平得到了顯著的提高, 近幾年水射流技術作爲一種新技術, 逐漸發展成型, 並廣泛運用與各個行業當中。水射流技術具有成本價格低、效率高等方面的優勢, 在石油工程中得到了廣泛應用, 能夠快速並徹底的對石油管道進行清潔處理, 並切割金屬板材料, 在石油行業中發揮着重要的作用。但是就目前來看, 在石油工程中應用水射流技術還存在着一些缺陷和不足, 對整個行業的發展起到了一定的限制作用。
關鍵詞：水射流技術; 石油工程; 應用; 前景展望;
0 引言
隨着水射流技術在石油工程中的運用, 該技術得到了快速的發展和進步, 並逐漸成熟, 人們也越來越重視水射流技術的作用。但是就我國來說, 由於水射流技術的發展起步比較晚, 整體而言, 無論是在設備還是在技術方面, 都落後於西方發達國家, 這也在一定程度上影響着水射流技術的進一步發展。因此, 還需要加強對水射流技術在石油工程應用的研究與分析, 在促進石油事業發展的同時, 也不斷的提高水射流技術。
1 水射流技術
從20世紀90年代, 我國的石油工程中才開始逐漸應用水射流技術, 在石油工程中的運用時間比較短。這一技術在開發之後, 發展迅速, 並逐漸得到廣泛的運用, 其中主要包括水利建設、工程建築、航空航天、金屬冶煉、石油工程、機械製造、煤炭開採等各個行業。
使用水射流技術的主要目的是對相關材料進行破碎、清潔、切割處理, 作爲一種切割工具, 與高等離子體、電子束以及激光技術一起被稱爲新世界科技[1]。與其他的切割技術相比較而言, 水射流技術屬於一種冷處理手段, 因此在實際的應用過程中, 具有不可替代的優勢。
2 水射流技術在石油工程中的應用
2.1 噴射鑽井水力的設計參數
從理論上來說, 鑽井面與底之間的水力參數是可以經過計算得出的, 這樣一來就能夠逐漸推匯出鑽井巖面與鑽井射流兩者之間的模型公式。
在20世紀60年代, 作爲鑽井設計的創始者, W C Goins和H.A Kendall就已經把噴射鑽井公式計算出來了, 並提出了相關的設計途徑與設計理論[2]。其原理是根據鑽頭噴嘴的最快噴速、最大撞擊力以及最大功率的數據來計算出噴射鑽井水力參數。
2.2 加長噴嘴牙輪設計
一般鑽井與牙輪鑽頭噴嘴之間會有一點距離, 但是如果這一距離由於某些原因無限縮小並逐漸達到一定範圍的時候, 在短時間內鑽井井底的實際功率與壓力就會快速的上升。這樣一來, 相關設計人員就能夠根據這一原理, 對牙輪鑽井噴嘴不斷進行進一步的改進和優化, 透過對實際中出現的問題進行研究和分析, 最終得出解決辦法, 並注重對加長噴嘴牙輪的研究和開發。
在石油工程中使用加長噴嘴牙輪, 能夠顯著提高工作效率, 同時也加快了工作速度, 對其經濟效益的增加具有重要的意義[3]。
2.3 結構數學與諧振腔的設計
結構數學和諧振腔的推理模式與計算方法是根據聲學計算原理和瞬態流計算原理共同得出的, 簡單來說也就是在不同類型和型號的'諧振腔出口壁處流體所產生的承受力和壓力激動, 這樣就會與其進口處產生的壓力脈衝之間形成駐波, 如果同時流體自身產生了激振頻率, 就會產生相同的頻率, 進而形成空化。
2.4 機械破巖技術的應用
在油井出油的時候, 如果想直接穿透井底岩石和射流, 就需要長時間的保持設備齒輪之間的聯繫緊密, 機械破巖技術能夠直接將其井底表面的岩石產生崩裂, 這樣一來, 射流就能夠透過岩石中的裂縫流進岩石表層下, 有效的增加了岩石中所產生裂痕的面積, 快速的破碎岩石[4]。
但是有時候, 油井中的岩石層由於受到自身拉伸力的限制, 在一定程度上減少了射流的使用壓力, 透過對機械破巖技術的應用, 就能夠有效的提高其開採效率。
3 水射流技術在石油工程中的前景展望
3.1 提高深井和超深井的開採效率
在今後的石油工程中, 如果想水射流技術取得突破性的進展, 其中最關鍵的就是需要加強研究和分析破碎岩石技術以及高壓、超高壓的石油水射流力學原理, 這樣在高壓和超高壓中對水射流技術的應用就有了理論依據和研究參數。其研究的重點是石油工程中的機械破巖技術, 這也是石油鑽井工程目前發展中比較重要的課題之一。
該技術能夠有效提高和增強石油工程的開採效率, 並且對深井以及超深井的石油開採方面存在的源頭性問題得到了有效的解決, 實現了突破性的發展和進步。
3.2 高溫環境下的空化射流技術研究
在石油工程中對水射流技術的應用一般是處於常溫條件下, 但是對於石油開採來說, 加強對高溫環境下空化射流技術的研究和分析具有更加重要的意義, 在相關研究結果中顯示, 如果空化射流氣泡出現破裂, 就是在同一瞬間釋放出高壓水射流壓力, 一般壓力是普通壓力的10~125倍[5]。
如果在石油鑽井井底的巖縫擴大、疏通油路、石油通道拓展、石油油層、岩石破碎等方面應用這一壓力, 就能夠有效提高其開採效率, 並且還能夠在原有的基礎上增加石油注水量和儲存量。
3.3 提高高壓水射流鑽井技術
在石油工程中, 如果將深穿透零污染射孔技術和高壓水射流鑽井技術廣泛應用, 能夠開採到很多普通環境下開採難度比較大的石油, 這樣就能夠顯著的增加原油開採量, 提高了其有效性。
4 結語
總的來說, 目前我國石油行業的發展中水射流技術發揮着重要的作用, 有效促進了行業建設發展和進步。因此, 對於目前水射流技術的應用需要加強研究和分析, 並注重研究和探討其前景展望, 促進水射流技術的逐漸成熟, 並提高其技術層次, 這對我國科學技術和石油行業的發展都具有重要的意義和作用。
參考文獻
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