石油工程高压水射流技术介绍PPT课件

这是一个关于石油工程高压水射流技术介绍PPT课件，主要介绍了射流动力学基础和计算、石油工程水射流技术、水射流技术工业应用、结论和前景展望等内容。石油工程高压水射流技术 Water Jet Technology in Petroleum Engineering 第一章 射流动力学基础和计算 §1-1 绪论 §1-2 淹没水射流结构特性 §1-3 水射流类型与作用机理 §1-4 水射流动力学计算 §1-1 绪 论一、水射流技术原理与发展概况 高压水射流技术是近二、三十年来发展起来的一门新技术，目前正越来越广泛地应用于煤炭、石油、化工、冶金、船舶、航空、交通、建筑等工业部门，用以清洗、除垢、切割、破岩等，显著提高工效，降低成本，减轻劳动强度，改善工作环境。 1. 基本原理 高压水射流，是以水为介质，通过高压发生设备增压获得巨大能量，经一定形状的喷嘴喷出的一股能量集中的高速水流。 2. 发展概况 50’s～60 ’s: 探索和实验阶段 50年代，人们从水力采煤和高速飞机的雨蚀现象中认识到，提高射流压力和速度能够冲蚀较坚硬物料，并显著提高落煤效果，从而开始了较高压力设备的研制和较高压射流的实验。 60’s～70 ’s: 基础设备研制和水力清洗 60年代初，随着较高压力柱塞泵和增压器的问世，开始研究射流动力学特性和喷嘴结构。 水力清洗受到重视。 70’s～80 ’s: 工业试验和应用 60年代末70年代初，美国国家科学基金资助了一项庞大的研究计划，旨在寻求一种高效的切割破岩方法（Maurer,1980），研究人员提出并试验了25种新方法，如电火花、电子束、激光、火焰、等离子体、高压水射流等，最后专家们一致公认最可行有效的是高压水射流破岩方法，后来也只有这种方法得到了实际应用。进入70年代，各国开始大力研究高压水射流技术，使该技术进入了迅速发展的新阶段。这期间，研究的重点是水射流破岩机理、脉冲射流特性及水射流在切割、破岩、清洗上的应用，开始出现了水力辅助机械破岩、空化射流、磨料射流、间断射流等新型射流技术，欢迎点击下载石油工程高压水射流技术介绍PPT课件哦。

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石油工程高压水射流技术 Water Jet Technology in Petroleum Engineering 第一章 射流动力学基础和计算 §1-1 绪论 §1-2 淹没水射流结构特性 §1-3 水射流类型与作用机理 §1-4 水射流动力学计算 §1-1 绪 论一、水射流技术原理与发展概况 高压水射流技术是近二、三十年来发展起来的一门新技术，目前正越来越广泛地应用于煤炭、石油、化工、冶金、船舶、航空、交通、建筑等工业部门，用以清洗、除垢、切割、破岩等，显著提高工效，降低成本，减轻劳动强度，改善工作环境。 1. 基本原理 高压水射流，是以水为介质，通过高压发生设备增压获得巨大能量，经一定形状的喷嘴喷出的一股能量集中的高速水流。 2. 发展概况 50’s～60 ’s: 探索和实验阶段 50年代，人们从水力采煤和高速飞机的雨蚀现象中认识到，提高射流压力和速度能够冲蚀较坚硬物料，并显著提高落煤效果，从而开始了较高压力设备的研制和较高压射流的实验。 60’s～70 ’s: 基础设备研制和水力清洗 60年代初，随着较高压力柱塞泵和增压器的问世，开始研究射流动力学特性和喷嘴结构。 水力清洗受到重视。 70’s～80 ’s: 工业试验和应用 60年代末70年代初，美国国家科学基金资助了一项庞大的研究计划，旨在寻求一种高效的切割破岩方法（Maurer，1980），研究人员提出并试验了25种新方法，如电火花、电子束、激光、火焰、等离子体、高压水射流等，最后专家们一致公认最可行有效的是高压水射流破岩方法，后来也只有这种方法得到了实际应用。进入70年代，各国开始大力研究高压水射流技术，使该技术进入了迅速发展的新阶段。这期间，研究的重点是水射流破岩机理、脉冲射流特性及水射流在切割、破岩、清洗上的应用，开始出现了水力辅助机械破岩、空化射流、磨料射流、间断射流等新型射流技术。 学术机构和活动 1. 国际水射流技术协会 (International Society of Water Jet Technology)： International Symposium on Jet Cutting Technology， BHRA， 1972--2000， 15届。 2. 美国水射流技术协会 (Water Jet Technology Associ.)： American Waterjet Conference， 1981-01， 11届。 3. 日本水射流技术学会 (Water Jet Technology Society of Japan)： Pacific Rim International Conference on Water jet Technology， 1987--2000，6届。 4. 中国劳动保护学会水射流技术专业委员会： 全国水射流技术研讨会，1979--2001，11届。 2. 射流基本参数流体参数 射流压力 喷嘴直径 喷嘴型式 射流功率 流速 流量流体性质射流反冲力磨料参数 磨料类型 磨料流量 磨料粒度 混合管直径工况参数 进给速度 靶距（喷距） 流道数入射角切深或切宽 切割体积 比能靶件参数 靶件强度 靶件硬度 靶件孔隙度 靶件渗透率 1、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能，因此设计利用旋转射流。 2、旋转射流的速度分布 a--无因次喷距x/d=1 b--无因次喷距x/d=3 旋转射流的速度分布明显不同于普通圆射流。它不存在等速核，其上任一点都具有三维速度，即除具有轴向速度（U）外，还具有切向速度（W）和径向速度（V），而且轴向和切向的最大速度都不在射流中心，亦即是存在一个速度最大的环行带。 3、旋转射流的速度衰减规律旋转射流的速度衰减比普通圆射流快得多，其最大轴向速度和最大切向速度与无因次喷距的关系可用下列两式来表示： 4、旋转射流破岩钻孔特点旋转射流可以钻出大于喷嘴面积百倍的规则孔眼。并比普通圆射流的破岩效率高得多。旋转射流破岩形成的孔底成规则的内凸锥状，完全与圆射流形成的类半球状或锥状不同。其破岩成孔的过程和孔底形状如左图。 5、旋转射流井底流场分布上图为平井底物理模型。下图为凸锥状井底模型。数值模拟结果表明：旋转射流的高速区集中在离开射流中心一定距离的一个圆环区域内，其中心部位为低速低压区；旋转射流冲击到井底后，一部分沿环空返回，而另一部分则被来流卷吸，形成很强的涡旋；高速区绕凸锥面螺旋前进，孔底部分正好占据了射流底速低压区的区间。 6、旋转射流破岩机理分析旋转射流破岩机理不同于普通圆射流。它不单纯以冲击、拉伸、水楔作用破岩，而是以剪切破坏为主，并伴有冲蚀、拉伸破坏等多种形式。 1、剪切破碎 利用岩石抗剪、抗拉强度低的特点，依靠旋转射流切向速度对岩石产生剪切破碎，从而大大提高破岩效率。 2、冲蚀破碎 在垂直冲击力和横向流的联合作用下，圆环面积内岩石颗粒的胶结物或层理等弱面首先被冲蚀而脱离母体，射流对圆锥面的冲蚀作用使岩石颗粒迅速离开母体，减少了重复破碎，提高了破岩效率。 3、拉伸破碎 旋转射流冲击井底的同时，对圆锥面产生拉应力， 使岩石更容易产生垂直裂纹，裂纹在水楔作用下产生破碎。 4、旋流磨削 携带着岩屑的返回流沿孔壁旋转返回，象磨粒一样磨削已形成的孔壁，扩大并光滑孔眼，提高了钻孔质量。 7、结 论旋转射流具有三维速度，其能量集中在距射流轴心一定距离的圆环上。旋转射流综合运用剪切、拉伸、冲蚀和磨削等多种形式高效快速地进行破岩。利用旋转射流在喷嘴直径为6mm、压力为50--60MPa、岩石可钻性3--4级的条件下可以钻出120mm的连续孔眼，机械钻速可达10米/小时。使用该技术已在辽河、南阳等油田钻出3口超短半径径向水平井，取得了良好的增油效果。工作压力：50--60MPa 喷嘴直径：6.0 mm 井眼直径：100 mm 井眼长度：10--60 msg9红软基地