水力深穿透射孔自進式噴頭流場及破巖的數(shù)值模擬研究.pdf

1、國內(nèi)外研究及應用實踐均表明，水力深穿透射孔技術(shù)非常適合開發(fā)低滲透、薄儲層、裂縫性等油氣藏。噴頭是該技術(shù)中的關(guān)鍵元件，進行破巖射孔工作。噴頭產(chǎn)生的水射流沖擊前方的巖石產(chǎn)生反沖力，會阻礙噴頭的前進，常規(guī)的解決方法是靠液壓馬達或絞車等提供噴頭前進的動力，但這種方法使系統(tǒng)變得非常復雜。
　　自進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，使噴頭實現(xiàn)自進。自進式噴頭的優(yōu)點是不需另外設(shè)置動力裝置，系統(tǒng)簡單。本文

2、將自進式噴頭的設(shè)計及優(yōu)化作為研究重點。
　　基于高壓水射流破巖機理，針對黃砂巖，按抗剪強度推導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)計了一種應用于油田水力深穿透射孔的自進式噴頭。
　　利用FLOTRAN軟件建立了噴頭內(nèi)部的水射流流場模型，并進行了水射流流場的數(shù)值模擬，結(jié)果表明所設(shè)計的噴頭產(chǎn)生的水射流具有破巖能力，噴頭具有自進能力，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、巖能力的無因次評價標準，研究了入口壓力、出口圍壓、噴嘴直徑等關(guān)鍵參數(shù)對水射流破巖能力的影響，同時分析了上述參數(shù)對噴頭自進力的影響，為噴頭優(yōu)化以達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)切圓直徑超過了噴頭最大外徑，而且在破巖過程中，水射流節(jié)點的速度呈“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