高围压对水射流解堵效果影响机理

来源：石油科学通报杂志2025年第6期北京时间：

作者：谷子昂, 刘家炜, 许得禄, 史怀忠, 祝叶, 张炎

单位：1 中国石油大学(北京)石油工程学院， 北京 102249 2 中国石油大学(北京)油气资源与工程全国重点实验室， 北京 102249 3 中石油江汉机械研究所有限公司， 武汉 430022 4 中国石油西部钻探工程有限公司井下作业公司， 克拉玛依 834000

摘要：高压水射流技术具有高效、清洁、低成本等优势，广泛应用于油气井除垢解堵作业。随着油气勘探开发进程逐步向深层、超深层发展，水射流技术应用井深显著增加，射流解堵工具在深井高围压条件下解堵效果变差。尽管研究学者对围压下射流流场和射流性能进行了大量的研究，但研究方法相对单一，且实验围压低于30 MPa，高围压对射流应用效果的影响机理尚不清楚。本文针对高围压下射流除垢解堵应用效果变差这一关键问题，利用自行研制的围压射流综合试验系统，开展了定排量条件下围压0~100 MPa射流破岩与轴线动压力测量实验，分析了高围压对射流破岩效果和冲击力的影响规律，并结合水射流基础理论，揭示了高围压对水射流解堵效果的影响机理，提出了深井高围压下射流解堵的应用建议。结果表明：保持排量和喷距一定，随着围压增大，射流破岩深度、破岩体积及射流冲击力均呈降低趋势，降低趋势随围压增大逐渐变缓；从常压到100 MPa围压，射流破岩深度降低约72%，射流破岩体积降低约90%，射流冲击力降低约50%~60%；射流轴线动压力降低是喷嘴空化和高围压环境所产生的“阻尼效应”共同作用的结果；高围压下水射流解堵除垢应用效果不佳主要是因为高围压下射流冲击力降低；为实现深井高围压下射流高效解堵，建议提升深井条件下射流性能和实现射流与机械或化学的复合解堵。该研究有望为提升水射流技术在深井高围压条件下除垢解堵的应用效果提供基础理论支撑。

关键词：高围压,水射流,射流破岩,射流动压力

基金资助：中国石油天然气集团有限公司科学研究与技术开发项目“200℃/105 MPa连续管钻磨/射流作业工具研制”(2020B-4018)