水力深穿透射孔自進(jìn)式噴頭流場(chǎng)及破巖的數(shù)值模擬研究.pdf

1、國(guó)內(nèi)外研究及應(yīng)用實(shí)踐均表明，水力深穿透射孔技術(shù)非常適合開(kāi)發(fā)低滲透、薄儲(chǔ)層、裂縫性等油氣藏。噴頭是該技術(shù)中的關(guān)鍵元件，進(jìn)行破巖射孔工作。噴頭產(chǎn)生的水射流沖擊前方的巖石產(chǎn)生反沖力，會(huì)阻礙噴頭的前進(jìn)，常規(guī)的解決方法是靠液壓馬達(dá)或絞車(chē)等提供噴頭前進(jìn)的動(dòng)力，但這種方法使系統(tǒng)變得非常復(fù)雜。
　　自進(jìn)式噴頭利用反向噴嘴的水射流產(chǎn)生反沖力，克服正向噴嘴的反沖力及巖石碎屑的阻力，使噴頭實(shí)現(xiàn)自進(jìn)。自進(jìn)式噴頭的優(yōu)點(diǎn)是不需另外設(shè)置動(dòng)力裝置，系統(tǒng)簡(jiǎn)單。本文

2、將自進(jìn)式噴頭的設(shè)計(jì)及優(yōu)化作為研究重點(diǎn)。
　　基于高壓水射流破巖機(jī)理，針對(duì)黃砂巖，按抗剪強(qiáng)度推導(dǎo)了水射流破巖的臨界參數(shù)，綜合考慮噴嘴直徑、噴嘴角度、噴頭材質(zhì)等因素設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于油田水力深穿透射孔的自進(jìn)式噴頭。
　　利用FLOTRAN軟件建立了噴頭內(nèi)部的水射流流場(chǎng)模型，并進(jìn)行了水射流流場(chǎng)的數(shù)值模擬，結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的噴頭產(chǎn)生的水射流具有破巖能力，噴頭具有自進(jìn)能力，可用于水力深穿透射孔中。
　　基于水射流打擊力建立了水射流破

3、巖能力的無(wú)因次評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，研究了入口壓力、出口圍壓、噴嘴直徑等關(guān)鍵參數(shù)對(duì)水射流破巖能力的影響，同時(shí)分析了上述參數(shù)對(duì)噴頭自進(jìn)力的影響，為噴頭優(yōu)化以達(dá)到更好的破巖效果提供依據(jù)。
　　最后，利用LS-DYNA軟件建立了水射流破巖模型，并進(jìn)行了水射流破巖的數(shù)值模擬。結(jié)果表明噴頭產(chǎn)生的水射流能夠破巖，破巖形成的破碎坑的內(nèi)切圓直徑超過(guò)了噴頭最大外徑，而且在破巖過(guò)程中，水射流節(jié)點(diǎn)的速度呈“階躍式”下降，另外破巖深度隨著水射流速度的增大呈線性增大趨