1、空化射流技術(shù)是一項(xiàng)世界上新興的高新節(jié)能技術(shù)，利用空泡破裂產(chǎn)生強(qiáng)大的破壞作用和振動(dòng)噪聲沖擊波可以大幅提高清洗、切割、鉆探和油井采收的效率。本文運(yùn)用理論分析、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究手段，研究了圍壓條件下自激振蕩空化噴嘴的空化初生能力、自激振蕩空化射流噪聲特性、沖蝕特性及改善油層特性等，并就自激振蕩空化射流提高鉆井速度和提高原油采收率方面進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及分析總結(jié)。 在前人研究的基礎(chǔ)上，依據(jù)流體力學(xué)瞬態(tài)流和水聲學(xué)原理設(shè)計(jì)了自激振蕩空化噴嘴，

2、理論分析發(fā)現(xiàn)自激振蕩噴嘴在聲壓的影響下，比普通噴嘴射流更能增加渦環(huán)間距、減小空泡半徑，從而增大了自激振蕩空化射流的初生空化數(shù)。實(shí)驗(yàn)研究了圍壓條件下自激振蕩空化噴嘴的空化初生能力和噪聲特性，結(jié)果表明，在更高的圍壓條件下，自激振蕩空化噴嘴比普通錐形噴嘴有更大的初生空化數(shù)，自激振蕩空化噴嘴初生空化數(shù)都在1.0以上，最高達(dá)到1.67，而錐形噴嘴最高僅為0.54，圍壓對(duì)自激振蕩空化射流噪聲聲壓具有明顯的抑制作用。 對(duì)空泡在固壁附近潰滅給固

3、壁造成的空蝕現(xiàn)象進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果表明空泡中心到壁面的距離不僅對(duì)空泡潰滅的形狀產(chǎn)生影響，而且對(duì)空泡體積、潰滅時(shí)間、潰滅壓力和微射流速度具有顯著影響，空泡潰滅產(chǎn)生的高壓脈沖是空蝕的主要原因；隨著圍壓的增大，空泡潰滅產(chǎn)生的最大壓力及微射流速度也顯著增大。 利用高壓釜裝置系統(tǒng)研究了圍壓條件下自激振蕩空化噴嘴沖蝕特性，結(jié)果表明，射流壓力與沖蝕質(zhì)量基本成正比。當(dāng)圍壓值為2MPa，沖蝕效果最佳，較高圍壓條件下，破碎效率隨著圍壓的增加基本呈

4、指數(shù)下降。最佳噴距為噴嘴出口直徑的3～7倍，自激振蕩空化噴嘴沖蝕質(zhì)量約為同等條件下錐形噴嘴射流的1～2倍。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的射流參數(shù)與沖蝕體積關(guān)系研究，建立起射流參數(shù)與沖蝕體積之間的映射模型，其預(yù)報(bào)精度達(dá)到95％以上，該模型的建立為圍壓下射流沖蝕效率研究提供了一個(gè)有效的工具。 利用高壓釜裝置對(duì)圍壓條件下自激振蕩空化射流提高污染巖芯滲透率進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，對(duì)中低和高滲巖芯，空化射流作用深度均超過(guò)250mm，滲

5、透率提高幅度隨射流壓力增大而增加，隨噴距增大而減小。當(dāng)圍壓值為2MPa，滲透率提高幅度達(dá)到最大值。同時(shí)，在相同條件下，自激振蕩空化噴嘴作用下滲透率提高幅度為錐形噴嘴2倍以上。 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和應(yīng)用表明，在相同地層、相同鉆井設(shè)備、相同鉆井施工水平條件下，自激振蕩噴嘴鉆頭同其它類(lèi)型噴嘴鉆頭相比，平均單只鉆頭進(jìn)尺提高28.2％，機(jī)械鉆速提高22.8％；同時(shí)，自激振蕩空化射流在油井封堵預(yù)處理、油井解堵、注水井增產(chǎn)增注方面，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)作用效果明顯