許慶剛（長(zhǎng)城鉆探工程公司委內(nèi)瑞拉綜合項(xiàng)目部 100101）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，高科技信息技術(shù)的不斷推廣，使人們生活方式變得越來(lái)越方便和快捷，促進(jìn)我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制不斷完善。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下，高壓水射流技術(shù)在石油工程中的應(yīng)用，使石油生產(chǎn)工作環(huán)境得到不斷改善，對(duì)于減少環(huán)境污染、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

一、高壓水射流理論和技術(shù)發(fā)展

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)研究顯示，早期在金礦開(kāi)采中，水射流技術(shù)運(yùn)用于沖蝕土壤，后來(lái)被應(yīng)用于水力采煤，隨著社會(huì)發(fā)展的要求不斷增高，相關(guān)研發(fā)人員在提高射流壓力和速度上進(jìn)行了大量研究，制造出了高壓力柱塞泵和增壓器，大大推動(dòng)了高壓水射流技術(shù)的發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，高壓水射流理論的研究主要在水射流破巖、磨料射流、空化射流等方面，進(jìn)而出現(xiàn)了切割理論、基礎(chǔ)理論的深入研究，使液態(tài)金屬射流、氣水射流和冰粒射流等得到不斷推廣和運(yùn)用，大大提高，煤炭、化工、石油和電力等行業(yè)的生產(chǎn)工作效率，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效率不斷增長(zhǎng)。

二、高壓水射流理論及其在石油工程中應(yīng)用研究進(jìn)展

1.自振空化射流理論應(yīng)用研究進(jìn)展

在石油工程的應(yīng)用研究發(fā)展中，噴嘴式鉆頭和鉆頭水力學(xué)的結(jié)合，對(duì)鉆井射流和射流清除巖屑等進(jìn)行研究，對(duì)井底水利參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使噴嘴鉆井技術(shù)得到不斷提高，大大提高鉆井速度。因此，根據(jù)瞬態(tài)流和水聲學(xué)理論，發(fā)展出了自振空化射流理論，使水射流技術(shù)的研究和應(yīng)用領(lǐng)域得到不斷擴(kuò)展，從而研發(fā)了自振空化射流噴嘴鉆頭。

在井下作業(yè)中，自振空化射流噴嘴鉆頭可以起到很好的輔助破巖作業(yè)，使鉆頭在井底的流場(chǎng)得到改善，促進(jìn)射流清洗巖屑能力的不斷提高，從而提高機(jī)械鉆速，給企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益不斷增長(zhǎng)提供了可靠保障。與此同時(shí)，自振空化射流還沒(méi)運(yùn)用于油水井的解堵操作中，形成了水射流處理地層理論，并在油田注水生產(chǎn)中得到應(yīng)用，研制出了自激波動(dòng)注水的新技術(shù)，促進(jìn)石油開(kāi)采技術(shù)水平不斷提升。

2.旋轉(zhuǎn)射流鉆井技術(shù)研究應(yīng)用

根據(jù)流體力學(xué)基本理論、斷裂力學(xué)和巖石力學(xué)等相關(guān)原理，分析旋轉(zhuǎn)射流的機(jī)構(gòu)特征、破巖機(jī)理等，研制出了旋轉(zhuǎn)射流鉆井技術(shù)，在徑向水平井的石油開(kāi)采中得到廣泛應(yīng)用。旋轉(zhuǎn)射流鉆井技術(shù)在石油工程中的應(yīng)用，使破巖效率提高了八到十倍，可以對(duì)稠油油藏和薄層油藏等進(jìn)行有效開(kāi)發(fā)，大大提高井的產(chǎn)油量，促進(jìn)徑向水平井鉆井技術(shù)不斷提高。例如：我國(guó)1997年鉆出的第一口徑向水平井，產(chǎn)油量與平時(shí)相比，提高了八倍左右，使原油采收率得到大大提高。

3.機(jī)械水力聯(lián)合破巖理論研究應(yīng)用

在高壓水射流技術(shù)的應(yīng)用中，將機(jī)械破碎巖石的情況，結(jié)合斷裂力學(xué)和巖石力學(xué)等，對(duì)水力輔助機(jī)械破巖過(guò)程中形成的裂紋情況進(jìn)行研究，最終形成機(jī)械水力聯(lián)合破巖理論。與此同時(shí)，對(duì)射流沖擊角、齒型和噴射距離等進(jìn)行研究，根據(jù)相關(guān)理論，最終研制出了新型輔助破巖鉆頭，促進(jìn)石油開(kāi)采技術(shù)水平不斷提升。在石油工程中，機(jī)械水力聯(lián)合破巖理論的應(yīng)用，使鉆頭的磨損情況得到緩解，促進(jìn)鉆速不斷提高，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益不斷增長(zhǎng)。

4.深穿透無(wú)污染研究應(yīng)用

在石油工程中，運(yùn)用高壓水射流技術(shù)來(lái)提高滲穿透情況下的產(chǎn)量，可以有效減少環(huán)境污染，促進(jìn)石油開(kāi)采效率不斷提高。高壓水射流技術(shù)在高滲穿透情況下提高石油產(chǎn)量的原理是：高速高壓水射流的沖擊對(duì)壓實(shí)帶沒(méi)有污染，可以減輕近井筒周圍的應(yīng)力集中，從而提高近井筒周圍的滲透率，使未污染地層流向井筒的液量不斷增多，最終達(dá)到提高石油產(chǎn)量的目的。一般情況下，高壓水射流穿透射孔的鉆井技術(shù)會(huì)運(yùn)用于油層的改造，采用定向深穿透射孔的方式，使射孔與最大水平主應(yīng)力的方向保持一致，從而使噴射孔道變得更深，起到很好的輔助作用。

高壓水射流深穿透無(wú)污染技術(shù)在石油工程中的應(yīng)用，可以有效控制直井和水平井壓裂裂縫的轉(zhuǎn)向，起到重要導(dǎo)向作用；可以使井眼產(chǎn)生單條最大裂縫，從而降低井眼處的破裂壓力和裂縫延伸壓力，最終達(dá)到提高油田產(chǎn)量的目的。

5.磨料射流理論研究應(yīng)用

在石油工程中，磨料射流是新型、高效的切割技術(shù)，從而形成了水力噴砂射孔技術(shù)，大大提高了油氣的開(kāi)采量。磨料射流射孔的原理是：將磨料射流射孔裝置安裝在井下制定位置，然后在水中混入適量磨料，通過(guò)高壓泵將含磨料的流體泵送到井下噴嘴。當(dāng)噴嘴進(jìn)行噴射時(shí)，利用高速流體的高頻沖蝕和磨削作用，可以有效進(jìn)行巖石的切割，從而射開(kāi)目的層，減少壓實(shí)帶周圍的污染，使油流通道變得更加干凈，達(dá)到射孔和解堵的雙重目的，最終有效提高油田的油氣產(chǎn)量。例如：在我國(guó)四川油田中，針對(duì)低滲透油層和因堵塞對(duì)油層造成傷害的低產(chǎn)井，進(jìn)行挖掘潛力的改造時(shí)，運(yùn)用水力噴砂射孔技術(shù)可以有效進(jìn)行噴射，同時(shí)解除近井周圍的污染，使油氣產(chǎn)量得到不斷提高。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)代發(fā)展中，對(duì)高壓水射流理論及其在石油工程中應(yīng)用研究進(jìn)展

進(jìn)行分析和探討，可以對(duì)油井作業(yè)過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行分解，有效處理巖石切割、油道堵塞，同時(shí)開(kāi)拓新的油層，使鉆井速度得到不斷提高，促進(jìn)石油產(chǎn)量快速增加。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下，高壓水射流技術(shù)的推廣和應(yīng)用，有利于降低石油開(kāi)采成本，促進(jìn)我國(guó)石油開(kāi)采技術(shù)水平不斷提高，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

[1]王新新.高壓水射流破煤作用及水力沖孔防突技術(shù)研究[D].安徽理工大學(xué),2012.

[2]李倩.高壓水射流在松軟煤層中鉆深長(zhǎng)孔的實(shí)驗(yàn)研究[D].重慶大學(xué),2008.

[3]孫龍勇.高壓水射流深穿透水平射孔技術(shù)研究[D].大連理工大學(xué),2010.

[4]梁運(yùn)培.高壓水射流鉆孔破煤機(jī)理研究[D].山東科技大學(xué),2007.