硬质合金水力喷砂喷嘴磨损分析
- 分类：钨业知识
- 发布于 2015年8月10日
- 点击数：1312
水力喷砂的喷砂射流技术是在管柱中加入砂粒再经由喷嘴喷出形成喷砂射流，再利用砂粒的冲击力以提高射流切割和破岩的能力，这也是近几年来逐渐发展起来的一项低渗油气储层改造技术，而喷嘴就是其中的关键元件。然而由于喷砂射流对喷嘴的冲蚀作用，使得喷嘴较易磨损，使用寿命缩短，从而降低了水力喷砂射流技术在实际工作中的应用效果。
砂粒对喷嘴内表面的冲蚀磨损主要包括微观切削磨损、疲劳磨损、脆性断裂磨损3种形式。其中微观切削磨损是指砂粒在喷嘴内部流道中的运动可分解为沿其所在处壁面法线方向的运动及沿着避免切线的运动所造成的磨损。如果喷嘴材料的硬度低于砂粒材料的硬度，则以小角度撞击内壁会在法线方向切入一定深度，在切线方向则会切割一段距离，最终会使得喷嘴内壁材料被切削，从而扩大了喷嘴内径。
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硬质合金多孔喷嘴的影响因素（三）
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- 发布于 2015年8月10日
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喷距，顾名思义就是喷射距离，它是为保证最小回弹率（量）和最高强度，喷嘴与受喷面的最佳距离是对硬质合金多孔喷嘴破岩效果的一个重要因素，通常情况下以能看清喷射情况下，料束集中、回弹量小为宜。因为，如果没有合适的喷距，即使所给予的压力超过了岩石门限压力，破岩效率也无从提高。随着喷距的增加，孔深和破碎体积都是呈先上升后下降，存在一个最优的喷距范围，通常在5至6倍于喷嘴的当量直径。主要原因就是在较小的喷距范围内，射流还处于独立段，各股射流还未充分扩散混合，无法有效地协同破岩，所冲击的面积也相对较小。而当喷距超过一定的范围时，水射流又反而受到周围介质的阻滞作用，能量也大幅度衰减，甚至会使得射流压力低于破岩的门限压力，从而导致破岩效果下降。
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硬质合金多孔喷嘴的影响因素（二）
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- 发布于 2015年8月10日
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其次，硬质合金多孔喷嘴的喷嘴压降也是其影响因素之一。它是指流体在管中流动时由于能量损失而引起压力的降低，这种能量损失是由流体流动时克服内摩擦力和湍流时流体质点间相互碰撞并进行动量交换所产生的，在喷嘴上其所表征的是水射流总能量的大小。随着喷嘴压降的升高，参与破岩的射流量增大，射流的流速和水功率也相对增加，从而使得射流的冲击、剪切以及拉伸应力作用得到加强，破岩能力得到提升。相关实验表明，随着喷嘴压降的增加，破碎体积基本呈线性增加，在相同压降的条件下，多孔喷嘴最大破岩孔径差别不大，受钻孔外径影响较小，主要与孔眼的分布情况有关。此外，喷嘴压降使破岩体积增加主要是因为孔深增加所致，压降增大也会使得射流的有效作用喷距增加。
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硬质合金多孔喷嘴的影响因素（一）
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- 发布于 2015年8月10日
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首先，冲蚀时间的长短对硬质合金多孔喷嘴的钻井效率起着一定的影响。通常来说，随着冲蚀时间的延长，孔径、孔深以及破碎的体积也会随之增加，但是增加的趋势和具体时间段就会依据喷嘴的类型有所不同。对于硬质合金多孔喷嘴来说，一开始随着时间的延长，孔深和破岩体积都是先有较大提升后趋于平缓。这也表明水射流破岩的原理是一个动态的过程，具有一定的阶段性。
其前期主要靠水射流的冲击作用来破碎岩石，而后续阶段则靠返出的液流对孔壁进行冲刷并和射流液压联合作用，使得孔深和破碎体积有所增加。有相关实验表明，随着冲蚀时间的增加，孔径增幅减小，且各种类型喷嘴差异不大，说明了硬质合金多孔喷嘴钻孔孔径主要受孔周直径D大小的影响，而受孔眼数量的影响较小。此外，随着喷孔数的增加，孔圆整度也会增加，孔越少每股射流较为分散而不能得到有效的连通，使得孔眼越发不圆整。
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硬质合金多孔喷嘴
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- 发布于 2015年8月10日
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硬质合金多孔喷嘴的内部结构设计符合空气动力学原理，相比与普通单孔的喷嘴，它通过多个柱形喷射孔增大工作流体和被吸流体的接触面积，使其混合更加充分，从而缩短混合时间有效降低了运行时的气阻，提升了能量转换的效率。所以，硬质合金多孔喷嘴多被利用在煤层气、裂缝型、薄油层、低渗透等油气资源的开发，它能充分利用有限的水力能量保证地层中射流破岩孔径和钻孔速度。此外， 为了保证钻孔的形状、大小以及保证喷嘴的破岩效率，在排量和射流压力固定不变的情况下，硬质合金多孔喷嘴喷孔的个数也有着不同的要求。主要的结构参数有喷孔入口锥角α、喷孔圆柱段长度Ld、喷孔长度L以及喷孔轴心分布圆直径D。
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