高压水射流理论及其在石油工程中应用研究进展

许庆刚（长城钻探工程公司委内瑞拉综合项目部 100101）

随着我国经济快速发展，高科技信息技术的不断推广，使人们生活方式变得越来越方便和快捷，促进我国市场经济体制不断完善。市场经济体制下，高压水射流技术在石油工程中的应用，使石油生产工作环境得到不断改善，对于减少环境污染、促进经济可持续发展具有重要意义。

一、高压水射流理论和技术发展

据相关数据研究显示，早期在金矿开采中，水射流技术运用于冲蚀土壤，后来被应用于水力采煤，随着社会发展的要求不断增高，相关研发人员在提高射流压力和速度上进行了大量研究，制造出了高压力柱塞泵和增压器，大大推动了高压水射流技术的发展。随着经济快速发展，高压水射流理论的研究主要在水射流破岩、磨料射流、空化射流等方面，进而出现了切割理论、基础理论的深入研究，使液态金属射流、气水射流和冰粒射流等得到不断推广和运用，大大提高，煤炭、化工、石油和电力等行业的生产工作效率，促进企业经济效率不断增长。

二、高压水射流理论及其在石油工程中应用研究进展

1.自振空化射流理论应用研究进展

在石油工程的应用研究发展中，喷嘴式钻头和钻头水力学的结合，对钻井射流和射流清除岩屑等进行研究，对井底水利参数进行优化，使喷嘴钻井技术得到不断提高，大大提高钻井速度。因此，根据瞬态流和水声学理论，发展出了自振空化射流理论，使水射流技术的研究和应用领域得到不断扩展，从而研发了自振空化射流喷嘴钻头。

在井下作业中，自振空化射流喷嘴钻头可以起到很好的辅助破岩作业，使钻头在井底的流场得到改善，促进射流清洗岩屑能力的不断提高，从而提高机械钻速，给企业经济效益不断增长提供了可靠保障。与此同时，自振空化射流还没运用于油水井的解堵操作中，形成了水射流处理地层理论，并在油田注水生产中得到应用，研制出了自激波动注水的新技术，促进石油开采技术水平不断提升。

2.旋转射流钻井技术研究应用

根据流体力学基本理论、断裂力学和岩石力学等相关原理，分析旋转射流的机构特征、破岩机理等，研制出了旋转射流钻井技术，在径向水平井的石油开采中得到广泛应用。旋转射流钻井技术在石油工程中的应用，使破岩效率提高了八到十倍，可以对稠油油藏和薄层油藏等进行有效开发，大大提高井的产油量，促进径向水平井钻井技术不断提高。例如：我国1997年钻出的第一口径向水平井，产油量与平时相比，提高了八倍左右，使原油采收率得到大大提高。

3.机械水力联合破岩理论研究应用

在高压水射流技术的应用中，将机械破碎岩石的情况，结合断裂力学和岩石力学等，对水力辅助机械破岩过程中形成的裂纹情况进行研究，最终形成机械水力联合破岩理论。与此同时，对射流冲击角、齿型和喷射距离等进行研究，根据相关理论，最终研制出了新型辅助破岩钻头，促进石油开采技术水平不断提升。在石油工程中，机械水力联合破岩理论的应用，使钻头的磨损情况得到缓解，促进钻速不断提高，促进企业经济效益不断增长。

4.深穿透无污染研究应用

在石油工程中，运用高压水射流技术来提高渗穿透情况下的产量，可以有效减少环境污染，促进石油开采效率不断提高。高压水射流技术在高渗穿透情况下提高石油产量的原理是：高速高压水射流的冲击对压实带没有污染，可以减轻近井筒周围的应力集中，从而提高近井筒周围的渗透率，使未污染地层流向井筒的液量不断增多，最终达到提高石油产量的目的。一般情况下，高压水射流穿透射孔的钻井技术会运用于油层的改造，采用定向深穿透射孔的方式，使射孔与最大水平主应力的方向保持一致，从而使喷射孔道变得更深，起到很好的辅助作用。

高压水射流深穿透无污染技术在石油工程中的应用，可以有效控制直井和水平井压裂裂缝的转向，起到重要导向作用；可以使井眼产生单条最大裂缝，从而降低井眼处的破裂压力和裂缝延伸压力，最终达到提高油田产量的目的。

5.磨料射流理论研究应用

在石油工程中，磨料射流是新型、高效的切割技术，从而形成了水力喷砂射孔技术，大大提高了油气的开采量。磨料射流射孔的原理是：将磨料射流射孔装置安装在井下制定位置，然后在水中混入适量磨料，通过高压泵将含磨料的流体泵送到井下喷嘴。当喷嘴进行喷射时，利用高速流体的高频冲蚀和磨削作用，可以有效进行岩石的切割，从而射开目的层，减少压实带周围的污染，使油流通道变得更加干净，达到射孔和解堵的双重目的，最终有效提高油田的油气产量。例如：在我国四川油田中，针对低渗透油层和因堵塞对油层造成伤害的低产井，进行挖掘潜力的改造时，运用水力喷砂射孔技术可以有效进行喷射，同时解除近井周围的污染，使油气产量得到不断提高。

结束语

综上所述，现代发展中，对高压水射流理论及其在石油工程中应用研究进展

进行分析和探讨，可以对油井作业过程中遇到的问题进行分解，有效处理岩石切割、油道堵塞，同时开拓新的油层，使钻井速度得到不断提高，促进石油产量快速增加。市场经济体制下，高压水射流技术的推广和应用，有利于降低石油开采成本，促进我国石油开采技术水平不断提高，对于推动我国社会主义现代化建设具有重要现实意义。

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