石油工程高压水射流技术

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1、石油工程高压水射流技术WaterJetTechnologyinPetroleumEngineering主要内容第一章射流动力学基础和计算第二章石油工程水射流技术第三章水射流技术工业应用第四章结论和前景展望第一章射流动力学基础和计算§1-1绪论§1-2淹没水射流结构特性§1-3水射流类型与作用机理§1-4水射流动力学计算§1-1绪论一、水射流技术原理与发展概况高压水射流技术是近二、三十年来发展起来的一门新技术，目前正越来越广泛地应用于煤炭、石油、化工、冶金、船舶、航空、交通、建筑等工业部门，用以清洗、除垢、切割、破岩等，显著提高工效，降低成本，减轻劳动强度，改

2、善工作环境。1.基本原理高压水射流，是以水为介质，通过高压发生设备增压获得巨大能量，经一定形状的喷嘴喷出的一股能量集中的高速水流。2.发展概况50’s～60’s:探索和实验阶段50年代，人们从水力采煤和高速飞机的雨蚀现象中认识到，提高射流压力和速度能够冲蚀较坚硬物料，并显著提高落煤效果，从而开始了较高压力设备的研制和较高压射流的实验。60’s～70’s:基础设备研制和水力清洗60年代初，随着较高压力柱塞泵和增压器的问世，开始研究射流动力学特性和喷嘴结构。水力清洗受到重视。70’s～80’s:工业试验和应用60年代末70年代初，美国国家科学基金资助了一项庞大的

3、研究计划，旨在寻求一种高效的切割破岩方法（Maurer,1980），研究人员提出并试验了25种新方法，如电火花、电子束、激光、火焰、等离子体、高压水射流等，最后专家们一致公认最可行有效的是高压水射流破岩方法，后来也只有这种方法得到了实际应用。进入70年代，各国开始大力研究高压水射流技术，使该技术进入了迅速发展的新阶段。这期间，研究的重点是水射流破岩机理、脉冲射流特性及水射流在切割、破岩、清洗上的应用，开始出现了水力辅助机械破岩、空化射流、磨料射流、间断射流等新型射流技术。80’s～现在:新型高效射流，迅速发展进入80年代以来，随着激光测速、高速摄影、流体显形

4、、数值模拟等先进测试和研究手段的进步，高压水射流技术研究和应用得到更迅速发展。磨料射流、空化射流、脉冲射流、水力辅助机械破岩技术和基础理论、切割机理、影响因素研究和分析进一步深入，并出现了气水射流、液态金属射流、液态气（空气、氮气、二氧化碳气）射流、冰粒射流等特种射流，其应用范围也由当初的采矿、破岩、钻孔、清洗、除垢发展到金属和超硬材料切割、表面处理、研磨等应用领域涉及煤炭、石油、冶金、化工、船舶、航空、建筑、电力、纺织、交通、市政医学等十几个工业部门及核废料、海洋等危险恶劣工作环境，自动化程度切和切割精度有了显著提高。学术机构和活动1.国际水射流技术协会(

5、InternationalSocietyofWaterJetTechnology)：InternationalSymposiumonJetCuttingTechnology,BHRA,1972--2000,15届。2.美国水射流技术协会(WaterJetTechnologyAssoci.)：AmericanWaterjetConference,1981-01,11届。3.日本水射流技术学会(WaterJetTechnologySocietyofJapan)：PacificRimInternationalConferenceonWaterjetTech

6、nology,1987--2000，6届。4.中国劳动保护学会水射流技术专业委员会：全国水射流技术研讨会，1979--2001，11届。二、水射流分类高压水射流种类很多，分类方法也多种多样，常用的以下几种：1、按驱动压力压力等级压力范围(Mpa)泵类型低压0.5~20离心泵,柱塞泵中压20~70柱塞泵,增压器高压70~140柱塞泵,增压器超高压140~400增压器,水炮2、按射流介质牛顿流体:水,空气；非牛顿流体:聚合物(CMC,PAM),泥浆。3、按环境介质淹没射流:在水中或其他液体中喷射；非淹没射流:水在空气中喷射。4、按射流水力学特性稳定射流:各断面

7、流力特性不随时间变化，仅随位置变化；不稳定射流:各断面流力特性不仅随时间变化，且随位置变化。5、按固壁条件自由射流:无固壁限制；非自由射流:有固壁约束。6、按施载方式连续射流:开始峰值，后稳低；冲击射流:短时峰值；混合射流：二者之间。7、按介质相单相射流：水，PAM+Water；多相射流：Gas-Liquid,Solid-Liquid.三、水射流特性与应用1.特点（Feature)优点：1.水源丰富，成本低；2.冷却、灭尘、润滑；3.精密切割、切口平整；4.水切削、排屑；5.工作参数（P、Q）易调；6.遥控：危险恶劣环境；7.可移动。缺点：1.功率消耗大；2

8、.水溅、潮湿;3.高压部件:泵、密封、喷嘴、管、阀寿