高压水射流技术.pptVIP

第30页，共72页，星期日，2025年，2月5日§2-2新型高效射流根据瞬态流和水声学理论建立了流体自激振动调制机理和喷嘴设计理论模型，研究成功了新型高效自振空化射流，研究得出了各参数影响规律，脉动幅度高24%-37%，破岩效果高1-3倍。第31页，共72页，星期日，2025年，2月5日喷嘴冲击压力脉动比较风琴管最好，比锥型喷嘴高24%~37%.第32页，共72页，星期日，2025年，2月5日冲蚀岩石效果存在最优喷距，S/d=8~14;风琴管喷嘴效果最好，冲蚀岩石体积是普通锥形喷嘴的2.3~3.3倍。第33页，共72页，星期日，2025年，2月5日自振空化射流钻头根据该理论成果研制成功的自振脉冲喷嘴钻头（第二代钻头），现场试验300多只，平均机械钻速提高20-60%。第34页，共72页，星期日，2025年，2月5日§2-3水力和机械联合破岩综合利用断裂力学、弹塑性力学和岩石力学的基本原理，建立了水力和机械联合破岩过程中裂纹形成和发展规律的数学模型，实验研究了齿型、射流冲击角和冲击位置、喷射距离等因素对破岩效果的影响规律。研制出的新型水力-机械联合破岩钻头（第三代钻头），正在进行现场实验，预计可提高机械钻速40-50%，提高钻头进尺30-40%。第35页，共72页，星期日，2025年，2月5日§2-4超高压射流钻井研究与实验一、地面全增压钻井二、超高压双管柱钻井三、井下增压器钻井第36页，共72页，星期日，2025年，2月5日一、地面全增压钻井70年代初美国开始进行了高压水射流技术用于深井钻井的可行性研究，在地面利用增压器将泥浆泵压力提高至69-103MPa，在5口井深3000米左右的深井中进行钻井试验，机械钻速提高2-3倍，在德克萨斯州进行工业试验时，他们发现当喷嘴压降为69-138MPa时，在中等强度岩石中的机械钻速为21-85m/s，而一般牙轮钻头机械钻速仅为9-25m/s，当喷嘴压降为104MPa时，连续性射流可以冲击破碎70-80%所钻岩石。由于这种技术要求整个泥浆循环系统增压，尽管可以获得较高的机械钻速，但不能在工业上实现，因为当时的泥浆泵、水龙头、钻往、钻头喷嘴均不能可靠地、经济地在高压情况下使用，此外循环系统压力增大也会使作业出现难以想象的危险。第37页，共72页，星期日，2025年，2月5日二、超高压双管柱钻井80年代末，美国Flowdrill公司开发出一种采用双通道钻柱，将超高压液体和常规泥浆同时输送到钻头的新方法。该系统对钻机所用的水龙头、方钻杆、防喷阀、钻杆、钻铤、稳定器、接头及钻头都进行了改进，以使高压液和常规钻井液分别通过各自通道输送到井底，它以1.9-2.5l/s的排量输送超高压泥浆或水，使经过改进的三牙轮钻头上的工作压力为230Mpa，而常规低压的泥浆流只起井眼稳定和清岩作用。八十年代末该公司开始在德克萨斯州和俄克拉荷马州进行了22口井工业性试验，试验结果表明机械钻速比常规钻井方法的机械钻速提高2.2-3.1倍。第38页，共72页，星期日，2025年，2月5日第39页，共72页，星期日，2025年，2月5日三、井下增压器钻井1993年，美国FlowDril公司开始研究井下超高压射流钻井。用井下增压器将1/7～1/10的泥浆增压至240MPa辅助切割，经5口井现场试验，机械钻速是普通钻井的1.1～3.5倍。第40页，共72页，星期日，2025年，2月5日第41页，共72页，星期日，2025年，2月5日第42页，共72页，星期日，2025年，2月5日第43页，共72页，星期日，2025年，2月5日第44页，共72页，星期日，2025年，2月5日第45页，共72页，星期日，2025年，2月5日第46页，共72页，星期日，2025年，2月5日结论超高压射流辅助钻井能够提高机械钻速，缩短钻井周期。现场实验表明，往复式、增压型超高压井下泵可在井下产生超高压射流，提高机械钻速。井下超高压泵的密封和可靠性是影响超高压射流钻井的重要问题。第47页，共72页，星期日，2025年，2月5日§2-5高压水射流钻径向水平井研究新型高效旋转射流，使用特殊设计的造斜器和旋转射流钻头，在老油井中对应生产层位置钻出多个超短半径（0.3米）的径向水平井网，使老井更新、死井复活，有效地开发稠油藏、薄油藏，大幅度提高原油采收率。第48页，共72页，星期日，2025年，2月5日一、前言水射流破岩钻大连续孔眼必须具备三个基本条件：一是形成的孔眼要有足够大的面积；二是形成的孔眼必须具有规则的形状；三是具有较高的破岩效率和钻进速度。常规的圆射流不具备这些功