油管清洗專用高壓水射流旋轉(zhuǎn)噴頭外形尺寸及當(dāng)量噴嘴直徑參數(shù)選擇

油管清洗專用高壓水射流旋轉(zhuǎn)噴頭主要用于對(duì)油田油水井中使用的油管實(shí)施清洗作業(yè)。我們以高壓清洗機(jī)的壓力和流量作為主要參數(shù)，對(duì)旋轉(zhuǎn)噴頭外形尺寸及當(dāng)量噴嘴直徑參數(shù)進(jìn)行了如下計(jì)算：

一、外形尺寸

水射流對(duì)靶件的沖蝕存在一個(gè)噴距，達(dá)到此噴距時(shí)射流將表現(xiàn)出最大的破壞力。小于此噴距時(shí)，射流破壞力會(huì)稍有降低；而大于此噴距時(shí)，破壞力則會(huì)迅速下降。

噴頭用于清洗油管內(nèi)壁，因此要求其尺寸與油管相配合。常見(jiàn)的油管內(nèi)徑為62mm，但受污染結(jié)垢后內(nèi)徑將減小。所以應(yīng)視垢層情況確定噴頭最大外徑，以保證具有較好的清洗效果，同時(shí)噴頭不會(huì)因接觸垢層等原因而意外停轉(zhuǎn)。

二、當(dāng)量噴嘴直徑

噴嘴是將水壓能最終轉(zhuǎn)化為有效射流動(dòng)能的裝置，噴嘴結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣對(duì)清洗效果有重大影響。旋轉(zhuǎn)噴頭采用嵌入式圓形噴嘴。噴嘴當(dāng)量直徑由以下經(jīng)驗(yàn)公式確定：

 公式(1)

公式(1)中：d_ne —噴嘴當(dāng)量直徑，cm；
                  ρ_d —清洗介質(zhì)密度，g/cm³；
                  Q —流量，L/min；
                  ?_pb —噴嘴壓力降，MPa；
                  C —噴嘴流量系數(shù)，與噴嘴結(jié)構(gòu)有關(guān)，其值小于1。

所謂當(dāng)量噴嘴直徑，是根據(jù)流體連續(xù)性定理，將噴頭上所有噴嘴綜合考慮為單一噴嘴時(shí)的噴嘴直徑。其計(jì)算公式如下：

 公式(2)

公式(2)中：d_i —各個(gè)噴嘴的直徑，mm。

不同的垢層對(duì)油管內(nèi)壁的附著力不同，作業(yè)時(shí)需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇合適的清洗壓力。一般而言，對(duì)于油井油管，內(nèi)壁的垢物主要是粘結(jié)蠟質(zhì)、礦化物和油污，清洗時(shí)壓力可選為70MPa；而對(duì)于內(nèi)壁附著堅(jiān)硬水泥層的油管，清洗時(shí)需將壓力提高到100MPa左右，并更換特殊噴頭。