浅谈水力喷砂切割技术在井下作业中的应用

高伟伟 兰洁

(新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州轮台县轮南镇塔河油田治安消防中心,新疆轮台 841600)

浅谈水力喷砂切割技术在井下作业中的应用

高伟伟 兰洁

(新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州轮台县轮南镇塔河油田治安消防中心,新疆轮台 841600)

近年来,水力喷砂切割技术在国内普遍被应用及研究。文章基于这一背景,简单阐述了目前我国井下作业技术的现状,研究分析了水力喷砂切割技术的工作原理以和特点,并对井下作业中水力喷砂切割技术的应用进行探讨,说明了水力喷砂切割技术对井下作业的有着非常重要的意义,旨在推动我国井下作业工作的不断创新与发展。

水力喷砂切割技术 井下作业 应用

近几年,我国在井下作业技术方面取得了突飞猛进的发展,对油气田勘探开采效率及速度有了明显的提高,在对国外先进井下作业技术引进的同时,我国也自主研发了关于井下作业的一些新技术,尽管和国外技术存在一定的距离,却也有着不错的成就。随着目前我国经和社会的不断发展,就井下作业技术方面的要求也越来越高,所以,我们必须加快速度研究,对井下作业技术不断的进行创新,就目前井下作业复杂的情况下,提升我国井下作业的安全性和效益,保障井下作业技术高效的运用,从而推动我国井下作业技术的不断发展和完善。

通过对加压水泵的作用使流砂体从一个很细的喷嘴喷出,并形成高速夹砂水射流,再一次利用高速射流对物质进行再分割被称为水力喷砂切割技术,这种技术水射流能量非常大,甚至可以切割所有物体,下面文章首先介绍了水力喷砂切割技术的优点以及原理,而且从多个方面研究探讨了水力喷砂切割技术对井下作业带来的有效作用。

1 我国目前井下作业技术的现状分析

我国井下作业技术的主要内容有：管理技术、设计方案、工艺技术、机械设备等方面。随着我国社会和经济的迅猛发展,科技水平也日益提高,对勘测开发的技术要求也日渐增高,井下作业技术以及装备跟新速度越来越快,采用科技创新的战略目标,引进新的技术设备,并不断的进行创新改革,促使我国井下作业技术工作以及水平有了明显的提高,从一定程度上满足了我国油气田勘测开发的新需求,就现在的情况来看,我国井下作业技术和国外相比还很有一点距离,这种技术上的距离主要包括：工具设备、生产数据信息化管理、机械设备等方面因素。在设备方面,国外的井下作业应用的设备自动化程度非常高,设备配置的标准更好,而国内在这一方面的技术还不成熟,就工具装备方面来看,国内缺乏性能质量很好的工具,工具的标准化程度很低,也没有先进的一些辅助工具,而国外的技术早已经实现信息化、自动化管理,能够给勘测开发提供高效的数据信息,可以利用远程技术传送,从而进行全程的指导以及监督。

2 水利喷砂切割技术特点和工作原理

利用高速混砂液体射流的切割作用来完成井下作业是水力喷砂切割技术的主要形式,如,定向的清洗井身、射孔、切割套管清洗井身、钻除水泥塞、定向压裂等工艺技术,主要的工作原理是水力学的动量、冲量定律和沙粒的切割作用。当带砂流体经过喷嘴时候,液流的压头在喷嘴的作用下转换为动量,以高速射流射出并用最大的能量冲击目标物。这个时候动量在瞬间被转换成一种冲量,砂粒在强大的冲击力作用下犹如砂轮不断地切割目标物。其主要特点包括：在很长时间内可以把连续补充的能量集中在几个点上,不间断的连续切割目标物,从而形成孔道,而且可以自动的将切屑带出来,为下一步的顺利切割清扫道路。

3 水力喷砂切割技术在井下作业中的普遍应用

水力喷砂切割技术运用于井下作业,有着其他水力喷砂切割技术无法具有的优势,水力喷砂切割技术是在常温中进行工作的,切割中几乎不会产生灰尘、不会污染环境、噪音很低、振动较小、没有气体产生、不会有任何污染气体产生、而且加工的环境非常安全、对于防瓦斯、防反应、防爆防火等特殊场所十分实用,因为水力喷砂切割技术有意思一系列的优点,促使其成为煤矿井下危险环境作业非常实用的先进技术之一。水力喷砂切割技术在井下作业中主要表现有：

3.1 对封堵、污染井壁自动处理

在平时的井下作业工作中,井壁封堵及污染的现场经常发生,有时很难使用手工清理掉,而使用力喷砂技术对井壁的封堵或者污染井下处理非常方便,安全无污染、方便携带、无火花、振动小噪音小。所以非常适用于井下作业,且能够一次到位的进行清理。

3.2 能够降低地层破裂压力

水力压力法作为一种绝对地应力测量方法,在测量的时候先要对一段裸露基岩开始钻孔,再把上下两端密封好,对着孔注入液体并对其进行加压到孔壁破裂为止。这样我们可以根据破裂时的破裂方位、压力等相关信息算出原地区主应力的方向和大小。在进行水力压裂工艺的过程当中,还可以采用水力喷射预处理,有效降低了地层破裂的压力。

3.3 地层吸水性增加

通常情况下,井下的土质结构是十分坚硬的,而且水渗透性很差、空隙较少。所以大修挤注水泥过程当中,必须对挤注点进行不断加水。但是坚硬的土质对注水的过程会带来很大的困难,而这个时候我们就可以对挤住点采用水力喷砂射孔,可以增加地层的吸收性,以便于修理挤注水泥。

3.4 能应用在无火作业环境

井下作业有一定的特殊性,整个工作的过程对火的使用要求很严格,通常情况下采用高温以及火力操作会引起严重的工程事故。但水力喷砂技术可以却避免,其具有产生热量较少、无气体产生、无火花等特点,能够在射孔过程中运用水泥喷砂射孔进行作业,这样可以完全避免火患事故的产生。

3.5 自动清除机械部件

在井下作业工作中,许多地方的连接部件都被砸铆或者点焊,有的因为很长时间雨水的不断侵蚀,设备螺栓生锈,根本没办法人工拆卸。而且井下作业有相关的用火安全指南,无法采用火力切割。但水力喷砂切割却具有无火花、无烟的特点,而且反应温度很低,有助于人工螺栓等机械部件拆卸工作的顺利开展。

4 结语

水力喷砂切割技术作为一种新的切割方式。它适合很多特殊的工作环境,切割效率比较高、适应范围广泛,而且切割精度是其它切割技术无法比拟的,切割刀具没有耗损、更不会影响到切割材料性质。它的这一系列独特的优势,让其在很多行业中被普遍应用。我们可以把水力喷砂切割技术应用到井下作业过程中,比如处理井壁污染、修理挤注水泥等一些复杂的问题。对于这种安全可行的新技术,我们应该合理进行利用,从而促进我国井下作业工作的顺利开展。

[1]杨学林.浅析井下作业技术开发与应用[J].中国石油和化工标准与质量,2013,23:49.