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石油工程中应用水射流技术的缺陷和不足探讨

作者:2018-10-01 01:00阅读:文章来源:未知

  摘要:随着社会经济的快速发展, 科技水平得到了显著的提高, 近几年水射流技术作为一种新技术, 逐渐发展成型, 并广泛运用与各个行业当中。水射流技术具有成本价格低、效率高等方面的优势, 在石油工程中得到了广泛应用, 能够快速并彻底的对石油管道进行清洁处理, 并切割金属板材料, 在石油行业中发挥着重要的作用。但是就目前来看, 在石油工程中应用水射流技术还存在着一些缺陷和不足, 对整个行业的发展起到了一定的限制作用。

  关键词:水射流技术; 石油工程; 应用; 前景展望;

工程力学

  0 引言

  随着水射流技术在石油工程中的运用, 该技术得到了快速的发展和进步, 并逐渐成熟, 人们也越来越重视水射流技术的作用。但是就我国来说, 由于水射流技术的发展起步比较晚, 整体而言, 无论是在设备还是在技术方面, 都落后于西方发达国家, 这也在一定程度上影响着水射流技术的进一步发展。因此, 还需要加强对水射流技术在石油工程应用的研究与分析, 在促进石油事业发展的同时, 也不断的提高水射流技术。

  1 水射流技术

  从20世纪90年代, 我国的石油工程中才开始逐渐应用水射流技术, 在石油工程中的运用时间比较短。这一技术在开发之后, 发展迅速, 并逐渐得到广泛的运用, 其中主要包括水利建设、工程建筑、航空航天、金属冶炼、石油工程、机械制造、煤炭开采等各个行业。

  使用水射流技术的主要目的是对相关材料进行破碎、清洁、切割处理, 作为一种切割工具, 与高等离子体、电子束以及激光技术一起被称为新世界科技[1]。与其他的切割技术相比较而言, 水射流技术属于一种冷处理手段, 因此在实际的应用过程中, 具有不可替代的优势。

  2 水射流技术在石油工程中的应用

  2.1 喷射钻井水力的设计参数

  从理论上来说, 钻井面与底之间的水力参数是可以经过计算得出的, 这样一来就能够逐渐推导出钻井岩面与钻井射流两者之间的模型公式。

  在20世纪60年代, 作为钻井设计的创始者, W C Goins和H.A Kendall就已经把喷射钻井公式计算出来了, 并提出了相关的设计途径与设计理论[2]。其原理是根据钻头喷嘴的最快喷速、最大撞击力以及最大功率的数据来计算出喷射钻井水力参数。

  2.2 加长喷嘴牙轮设计

  一般钻井与牙轮钻头喷嘴之间会有一点距离, 但是如果这一距离由于某些原因无限缩小并逐渐达到一定范围的时候, 在短时间内钻井井底的实际功率与压力就会快速的上升。这样一来, 相关设计人员就能够根据这一原理, 对牙轮钻井喷嘴不断进行进一步的改进和优化, 通过对实际中出现的问题进行研究和分析, 最终得出解决办法, 并注重对加长喷嘴牙轮的研究和开发。

  在石油工程中使用加长喷嘴牙轮, 能够显著提高工作效率, 同时也加快了工作速度, 对其经济效益的增加具有重要的意义[3]。

  2.3 结构数学与谐振腔的设计

  结构数学和谐振腔的推理模式与计算方法是根据声学计算原理和瞬态流计算原理共同得出的, 简单来说也就是在不同类型和型号的谐振腔出口壁处流体所产生的承受力和压力激动, 这样就会与其进口处产生的压力脉冲之间形成驻波, 如果同时流体自身产生了激振频率, 就会产生相同的频率, 进而形成空化。

  2.4 机械破岩技术的应用

  在油井出油的时候, 如果想直接穿透井底岩石和射流, 就需要长时间的保持设备齿轮之间的联系紧密, 机械破岩技术能够直接将其井底表面的岩石产生崩裂, 这样一来, 射流就能够通过岩石中的裂缝流进岩石表层下, 有效的增加了岩石中所产生裂痕的面积, 快速的破碎岩石[4]。

  但是有时候, 油井中的岩石层由于受到自身拉伸力的限制, 在一定程度上减少了射流的使用压力, 通过对机械破岩技术的应用, 就能够有效的提高其开采效率。

  3 水射流技术在石油工程中的前景展望

  3.1 提高深井和超深井的开采效率

  在今后的石油工程中, 如果想水射流技术取得突破性的进展, 其中最关键的就是需要加强研究和分析破碎岩石技术以及高压、超高压的石油水射流力学原理, 这样在高压和超高压中对水射流技术的应用就有了理论依据和研究参数。其研究的重点是石油工程中的机械破岩技术, 这也是石油钻井工程目前发展中比较重要的课题之一。

  该技术能够有效提高和增强石油工程的开采效率, 并且对深井以及超深井的石油开采方面存在的源头性问题得到了有效的解决, 实现了突破性的发展和进步。

  3.2 高温环境下的空化射流技术研究

  在石油工程中对水射流技术的应用一般是处于常温条件下, 但是对于石油开采来说, 加强对高温环境下空化射流技术的研究和分析具有更加重要的意义, 在相关研究结果中显示, 如果空化射流气泡出现破裂, 就是在同一瞬间释放出高压水射流压力, 一般压力是普通压力的10~125倍[5]。

  如果在石油钻井井底的岩缝扩大、疏通油路、石油通道拓展、石油油层、岩石破碎等方面应用这一压力, 就能够有效提高其开采效率, 并且还能够在原有的基础上增加石油注水量和储存量。

  3.3 提高高压水射流钻井技术

  在石油工程中, 如果将深穿透零污染射孔技术和高压水射流钻井技术广泛应用, 能够开采到很多普通环境下开采难度比较大的石油, 这样就能够显著的增加原油开采量, 提高了其有效性。

  4 结语

  总的来说, 目前我国石油行业的发展中水射流技术发挥着重要的作用, 有效促进了行业建设发展和进步。因此, 对于目前水射流技术的应用需要加强研究和分析, 并注重研究和探讨其前景展望, 促进水射流技术的逐渐成熟, 并提高其技术层次, 这对我国科学技术和石油行业的发展都具有重要的意义和作用。

  参考文献
  [1]李根生, 王海柱, 沈忠厚, 田守嶒, 黄中伟, 程宇雄.超临界CO2射流在石油工程中应用研究与前景展望[J].中国石油大学学报 (自然科学版) , 2013, 05:76~80+87.
  [2]刘中平, 蔺龙, 艾庆琳, 陈丽.浅论高压水射流技术在油藏工程中的应用[J].化工管理, 2013, 14:29.
  [3]檀朝东, 陈见成, 刘志海, 王辉萍, 史赞绒, 杨若谷.大数据挖掘技术在石油工程的应用前景展望[J].中国石油和化工, 2015, 01:49~51.
  [4]李海燕.石油工程中水射流技术的应用与发展前景[J].化工管理, 2015, 06:69.
  [5]王春晖.高压水射流技术在高架大修工程中的应用[J].中国市政工程, 2015, 05:12~13+16+94.

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