石油工程中水射流技术的应用与发展前景

李海燕（山东胜利职业学院，山东 东营 257000）

引言

随着科学技术的进步和社会的发展，水射流技术也获得了极大的发展，应用范围逐渐扩大，该技术具有成本投入少、效益高的优势，在不同领域中均发挥着重要作用。同先进国家相比，我国当前水射流技术的应用发展仍处于相对落后的阶段，影响石油开采工作的高效进行，这就需要不断提升水射流技术水平，使水射流技术的优势得到充分应用，为我国石油行业的发展提供动力。

1.提高石油井底的钻井射流工作效率

在石油工程中，由于喷射钻井技术的广泛应用，使钻井工作效率得到了明显提高，还使石油钻井质量更加优化。采取提升高射流的方式，可以使钻井速度提升，工作效率提升，但需要利用泥浆泵的作用才能使水射流技术的作用得到充分的发挥。

1.1 对加长喷嘴牙轮钻头进行改进和创新

提高钻井功率和压力的重要途径就是适当的缩短喷射距离，使该距离满足射流的标准条件。在使用牙轮钻头喷嘴进行石油矿井钻采的过程中，应合理的调节喷嘴同井底的间距，在标准规定限度下，尽量使二者的间距达到最小化，可以实现石油钻井的大压力、大功率的效果。通过众多技术人员的深入研究，对牙轮钻头喷嘴的性能进行改善，使得石油钻采工作效率提升到一个新的层面，钻进速度明显加快，为石油企业的发展提供动力，创造更多的经济和社会价值[1]。

1.2 利用全新方式对喷射钻井水力参数进行设计

借助石油工程中的井底岩面水利参数与钻井射流间的计算模型，依据喷射钻井水力参数计算方法及原理，结合射流喷射速度、最大冲击力、输出功率，参考专业人员的研究成果，设计科学、合理的喷射钻井水力参数。

2.石油工程中新型自振空化射流的理论与应用

水射流技术中的自振空化射流技术在石油工程的应用最为普遍，该技术的工作原理即利用流体自振，实现断续性射流的转变。压力较低是射流中涡环流的显著特征，存在空化的状况，在钻井过程中可以快速清除粉碎岩石，提高工作效率。

2.1 石油钻井及采油中新型自振空化射流的应用

在石油工程中进行采油、钻进生产时，研发了多种创新型技术，推动了石油企业的发展。石油钻井的进井、井筒地层堵塞的解堵工作都可以通过新型自振空化射流来解决，采用这种处理方式对近井地层进行处理时，可以同时形成超声波效应、高频水力振荡效应及低频水力冲击效应，提高了解堵工作效率。在钻进过程中采用的新型自振空化射流，利用自激振荡射流钻头可将钻速在原来的基础上提升35%。

新型自振空化射流自上世纪九十年代研发以来，在不同地区和城市得到全面的应用，石油矿井平均产油量约提升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动注水技术，降低了注水环节近井底层堵塞情况的发生机率，可以实现解堵、注水工作的同步进行，注水压力显著减小，石油工程建筑成本投入大大减少，避免了后期维修工作费用的浪费。

2.2 谐振腔关系式与结构模型

参考水声学原理、流体瞬态理论，在不同种类喷嘴谐振腔的出口收缩断面中，流体通过时会出现一定的压力激动，稳定的液体在不断反射和压力脉动叠加的过程中，最终会形成驻波[3]。在谐振腔中，完成压力激动反馈过程后就会发生共振，导致反馈压力振荡和空化现象。

3.石油工程中水射流技术的发展前景

依据高压射流和机械破岩钻井技术理论，通过推导原理，对石油钻井工程方面的研究起到非常关键的作用。同高压水射流的滞止压力相比，新型自振空化射流的瞬间爆破压力可提升为8.6-124倍，解决了深井钻井难度大的问题，对油井底层处理、井岩破碎、石油缝隙及通道等工作有极大的帮助，油井产量显著提升，水井注水量也得到提高[4]。

在生产技术高速发展的过程中，原油采收率随着水射流技术的不断完善而逐渐提高，石油单井产量大大提高，其中水力深穿透射孔技术、高压水射流油井解堵技术等先进的技术日益完善，充实了水射流破岩机理，不仅在石油钻井开采领域，还在隧道工程、金属矿山和采煤行业占据着极高的地位，发展前景将会越来越光明。

4.结语

石油工程中水射流技术的应用，为石油开采工作的顺利进行奠定了坚实的基础。随着科学技术的不断发展，研制出许多先进的水射流技术，在石油企业工作人员的努力下，相关设备日益完善，在不同行业中发挥的作用越来越大。当前石油工程中水射流技术虽然处于较低的发展水平，在应用过程中也存在一些问题，但就整体发展趋势来看，呈现逐步提升的发展趋势，构建了健全的水射流技术标体系，使得石油井下钻井工作效率明显提升，保障我国石油行业的良性发展。

[1]沈忠厚.石油工程水射流技术[J].中国安全科学学报.1999(S1).

[2]张毅,李根生,熊伟,黄中伟,牛继磊.高压水射流深穿透射孔增产机理研究[J].石油大学学报(自然科学版).2004(02).

[3]李根生,沈忠厚,李在胜,易灿.自振空化射流提高钻井速度的可行性研究[J].石油钻探技术.2004(03).

[4]明星,杨佩.浅析高压水射流加工技术及应用[J].装备制造技术.2013(12).