高压水射流2013.10.15
高压水射流2013.10.15
射孔深度（米）
压力 射孔深度
时间（小时：分钟）
沙19-42采油曲线
日产液 日产油
7 6 5 4 3 2 1 0 12-1 12-11 12-21 12-31 1-10 1-20 1-30
三、磨料射流射孔割缝
3.1 问题的由来
高压纯水射流切割钢铁和钢筋混凝土 等，压力极高，700～1000MPa。 磨料水射流（AWJ）：在水射流中混 入一定数量磨料微粒，磨粒质量大且 锋利，20～30MPa 即切割金属。 磨料射流原理，切割套管和射孔0.7～ 1.0m，穿透污染带，松弛地层，避免二 次污染,为压裂创造良好井下环境。 国内60～70年代拉丝模水力喷砂射孔。 机理、参数、喷枪结构材质、工艺优化
四、水力喷射定向压裂
4.3 水力射孔孔眼中裂缝起裂和扩展
2 定向喷射对起裂压力影响数值模拟 • RFPA（Rock Fracture Process Analysis）软件 • 水平井中不同射孔参数、加载速度、 地应力等条件下压裂时的起裂压力变 化规律以及裂缝扩展情况；
• 改变孔眼直径、孔眼长度、孔眼轴线 和最大水平主应力夹角、压裂液加载 速度、垂直/水平应力比值
三磨料射流射孔割缝32磨料射孔原理和影响因素流体参数射流压力喷嘴直径喷嘴型式射流功率流速流量流体性质射流反冲力磨料参数磨料类型磨料流量磨料粒度混合管直径工况参数进给速度入喷射角切割体积靶件参数靶件强度靶件硬度靶件孔隙度靶件渗透率三磨料射流射孔割缝实验装置与方法高压泵组磨料射流实验装置33射流参数对射孔深度影响实验磨料加砂系统磨料加砂系统喷嘴三磨料射流射孔割缝生产初期常规炮弹射孔并加砂6m因固井质量差常规射孔不宜进行压裂改造故采用磨料射流射孔提高井底完善度
11.1 23.2 25.8 20.7 7.6
高压水射流在煤矿开采过程中的应用
高压水射流在煤矿开采过程中的应用胡维东;赵博【摘要】高压水射流技术是一种新型、高效的切割技术,广泛应用于煤炭开采和其他领域.介绍了高压水射流技术及其发展,探讨了其在煤矿安全生产中的几种应用情况,分析了高压水射流技术在解决相关问题时的原理及特点.【期刊名称】《煤》【年(卷),期】2011(020)006【总页数】3页(P64-65,87)【关键词】高压水射流;掘进;瓦斯防治;扩孔;清仓【作者】胡维东;赵博【作者单位】潞安矿业集团公司,山西长治04204;潞安矿业集团公司,山西长治04204【正文语种】中文【中图分类】TD263.3+4“水滴石穿”一词来自宋朝张咏,表面意思是指如果一滴水照着一个地方,天长日久地滴下去,最终也能把岩石滴穿。
随着科技的进步,现在水不再简单的是滴穿石,它还可用于切割坚硬无比的东西[1]。
高压水射流技术,就是在这一原理下诞生的。
高压水射流技术又称为水力喷射技术,它是以水为介质,通过高压发生装置,使水获得巨大能量后以一种特定的流体运动方式,从一定形状的喷嘴中高速喷射出来并且能量高度集中的一股水流。
科学实践证明:用高压水直射到物体表面上,产生的压力若超过物体本身的抗破坏极限时,水就能穿过物体,形成一个断开面,进而对物体进行切割等相关工作。
相对于其他热切割工艺,如激光束、等离子等,高压水射流切割具有良好的切割、磨削、冲蚀、粉碎等功能,没有切隔热,切割过程中无火花、粉尘、有毒气体等产生,特别适用于防爆、防瓦斯等危险场合,这使得高压水射流技术得到迅猛发展并日益完善。
高压水射流技术的应用起源于采矿业,19世纪中期,在北美洲第一次使用了高压水射流技术开采非固结的矿床。
20世纪 50年代初,我国首次在开滦唐家庄矿成功使用了水枪落煤,使得这项技术在煤矿开采中得到逐步应用[2]。
我国是个矿产丰富的国家,尤其是煤炭的储量很高。
但煤矿的自然条件差,地质条件复杂,煤矿瓦斯浓度高、煤与瓦斯突出、煤层自然发火、煤尘爆炸等灾害时常发生。
高压水射流及磨料射流切割技术介绍ppt下载
④切割面上受力小，即使切割薄板成型材，切口也不会 被破坏；
二、磨料射流基本理论
⑤切缝窄，被切割材料损耗小，切面光滑，无毛边（切 割速度太快会产生少量毛刺）；
⑥切割时几乎无粉尘，也不产生有毒气体，工作条件相 对来说较清洁；
• 靶件参数 – 靶件强度 – 靶件硬度 – 靶件孔隙度 – 靶件渗透率
一、水射流基本概念与原理
9.水射流动力学计算公式
1）基本方程式 （1）伯努利方程
P1 V12 P2 V22
1 2 2 2
其中，P -- 压力，V-- 速度。 （2）连续方程
1V1A1 2V2 A2
2）射流速度 V = C (2P/)1/2
缺点：（1）功率消耗大；
实验压力20MPa，砂比6.
磨料射流切割系统的纯切割时间为6小时58分钟（压力大于45MPa以上的时间）。
(2)喷嘴的耐磨性好，寿命长；
1）50～60年代：探索和实验阶段
24 Q2 /D5R1/4
（3）高压部件: 泵、密封、喷嘴、管、阀寿命短。
W = PQ
实验套管壁厚11.
当P – Mpa，Q -- cm3 /s，ρ-- g/cm3 时，喷嘴直径为：
8）管路压力损失
ΔP = 71.24 Q2 /D5R1/4 其中，ΔP --管路压力损失，MPa/m；
Q -- 射流流量，cm3/s； D -- 管路内径，mm； R -- 雷诺数，R=21115(Q/D)。 管路压力损失与流量平方成正比，与管路内径5次方成反比。
一、水射流基本概念与原理
10.主要应用
磨料射流切割技术最早出现在上世纪60年代的美国，国际上 对磨料射流大规模的研究和应用始于70年代末，在80年代得到迅 速发展。国内最早开始研究磨料射流技术的单位有：淮南矿业学 院、焦作矿业学院、中国石油大学（华东）、中国矿业大学等等。
高压水射流 标准
高压水射流标准一、术语和定义1.高压水射流：由高压水产生的射流，具有高动能和集中的特性，可以用于清洗、切割、粉碎等应用。
2.高压水射流设备：由高压泵、水射流喷嘴、水射流控制器等组成的设备，用于产生高压水射流。
3.高压水射流系统：包括高压水射流设备、水处理设备、输送管道等组成部分的系统，用于产生高压水射流并进行应用。
二、高压水射流设备的性能要求1.高压水射流的压力和流量应可调，以满足不同应用的需求。
2.高压水射流设备的性能应稳定可靠，使用过程中应保证安全性能。
3.高压水射流设备的外观应整洁美观，结构应合理，操作应简单方便。
4.高压水射流设备的材料应符合相关标准，质量应稳定可靠。
三、高压水射流设备的试验方法1.外观检查：检查设备的外观和结构是否符合要求。
2.性能测试：测试设备的压力和流量是否符合要求，是否稳定可靠。
3.耐压测试：测试设备的耐压性能是否符合要求。
4.泄漏测试：测试设备是否存在泄漏现象。
5.操作测试：测试设备的操作是否简单方便，是否存在安全隐患。
6.环境适应性测试：测试设备在不同环境下的性能表现是否稳定可靠。
四、高压水射流设备的检验规则1.出厂检验：每台设备都应进行出厂检验，检验合格后方可出厂。
2.型式检验：每一种型号的设备都应进行型式检验，检验合格后方可投入生产。
3.定期检验：设备在使用过程中应定期进行检验，以保证设备的性能和质量。
五、高压水射流设备的安全要求1.高压水射流设备应具有安全保护装置，如过载保护、过压保护、过温保护等。
2.高压水射流设备的操作应简单方便，安全可靠。
3.高压水射流设备的使用环境应符合相关规定，如温度、湿度、压力等参数。
4.高压水射流设备的运输和储存应符合相关规定，如防潮、防晒、防尘等措施。
六、高压水射流设备的环保要求1.高压水射流设备的噪声应符合相关标准，以减少对环境的噪声污染。
2.高压水射流设备的排放物应符合相关标准，以减少对环境的污染。
3.高压水射流设备的能效应符合相关标准，以减少对能源的消耗。
高压水射流
高压水射流
柳玉杰
【期刊名称】《中国军转民》
【年(卷),期】2001(000)006
【摘要】高压水射流技术是近20年来得以迅速发展的一项有利于环境保护的新技术。
其基本原理是以水为工作介质,通过高压发生设备和特定形状的喷嘴产生高速射流,这种射流具有极高的能级密度,如果在高压水中注入一定比例的磨料从而形成磨料浆状射流,由于磨料射流所具有的硬度高、比重大、磨削力强等
【总页数】1页(P46-46)
【作者】柳玉杰
【作者单位】中国航天集团公司第31研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TP69
【相关文献】
1.高压水射流技术的推广应用:清洗行业的热点——记天津通洁高压水射流技术论坛及产品展示会 [J],
2.利用高压水射流测定涂层耐高压水冲洗试验的探讨 [J], 李欣;彭军;范星
3.福禄高压化水为刀——访福禄超高压水射流技术有限公司CEO查理·布朗先生和亚洲区总裁许百福先生 [J], 蒋亚宝;吕建新
4.超高压水射流增压器内高压缸体应力应变仿真 [J], 王堃;宋丹路;宋岳干
5.高压水射流切割技术和磨料水射流切割技术的机理分析与研究 [J], 顾承珠;贺云花
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高压水射流总复习
发展中的高压水射流技术(32学时)总复习第一章、水射流技术概论1.1、高压水射流的定义：高压水射流是以水作为介质，通过高压发生设备使其获得巨大的能量后，用一种特定的液体运动方式，从一定形状的喷咀（直径较小），以很高的速度喷射出来的，具有一定的几何形状并能有一定的喷射距离的、能量高度集中的一股水流 (水团和水柱)。
1.2、水射流系统的组成高压水射流系统一般由压力源，喷嘴及其控制装置以及连接它们的高压管路和其它附属装置所组成。
1.3、高压水射流的分类（1）、按其喷射压力分：低压水射流：a MP 20~5.0中压水射流：a MP 50~20高压水射流：a MP 100~50超高压水射流：a MP 100（2）、按介质种类分按射流本身介质来分，高压水射流又可分为单相和多相射流。
1）单相水射流：水射流工作介质为单一介质。
常见的纯水射流包括加有高分子聚合物的水射流都属单相水射流。
（如纯水射流、调制射流。
）2) 多相水射流：水射流的介质含有两种以上的混合介质。
混有固体磨料微粒的磨料射流及混有微小冰块的冰水射流属固液两相射流，混有空化泡的空化射流属气液两相射流。
（如：磨料射流、浆体射流、空化射流、冰粒射流、添加剂射流。
）按射流介质与周围介质：1) 淹没水射流：水射流工作介质与环境介质相同。
2) 非淹没射流：水射流工作介质与环境介质不同。
（3）、按水射流的固壁条件分自由水射流：没有固壁约束下的水射流。
非自由水射流：有固壁约束下的水射流。
（4）、按水射流的发射方式分：(射流对物料的施载特性)按射流对物料的施载特性，高压水射流又可分为连续射流、不连续射流和混合射流三种。
连续射流：其特点是该种水射流对物料施载，开始有一个短时的冲击峰值压力，随之而来的是长期的稳定的较低的压力。
（如摆振射流、旋转射流等。
）这种射流只有冲击峰值压以后的稳定压力才具有代表性。
该种射流常用于切割和清洗物料。
不连续射流：其对物料施载特点是产生一个只持续极短时间的压力峰值，这时只有压力峰值才具有代表性。
简述高压水射流加工的原理
简述高压水射流加工的原理高压水射流加工（High Pressure Water Jet Cutting）是利用高压水流进行切割、挖掘、清洗等加工工艺的一种现代化加工技术。
它主要是通过高压水流和喷射嘴的运动来实现加工过程中的物料去除和形状切割的目的。
下面是高压水射流加工的原理及其特点。
一、原理高压水射流加工是利用高能量密度的喷射流，将高速流体射流的高动能转化为流体的冲击力，达到快速切割物料的目的。
通过将自来水加压至极高的压力，将水喷射出成为高速水射流。
将高速水流从喷嘴喷出时，由于水流加速的过程中会产生剧烈的摩擦，摩擦力可将物料表面上的杂质和污垢溶解、碾磨、冲击，使它们迅速分离和脱落。
当水流击打到物体上时，水流所带动的物料因受到冲击力而发生粉碎和开裂，顺着切口形状的线路形成一个完整的切口，从而达到切割的目的。
二、特点1. 高效：高压水射流加工速度快，一般可实现数十厘米至数米的每分钟加工速度。
2. 精度高：高压水射流加工具有高精度和高质量的切割效果，切口平整，无毛刺。
3. 安全性强：高压水射流加工原料无化学反应，不产生热量、辐射和有毒气体，加工中没有火花和切削渣。
4. 应用范围广：高压水射流加工可以切割各种硬度、结构复杂的材料，如金属、玻璃、石材、塑料、陶瓷等，广泛应用于造船、汽车、核能、航空、化工、建筑等领域。
5. 环境友好：高压水射流加工是一种绿色环保加工技术，不会对环境造成污染，废料易于处理。
6. 经济效益好：高压水射流加工不需要进行后续的表面处理，节省了制作成本，提高了生产效率。
三、应用1. 地下水的开采和供水系统清洗2. 高速铁路和公路路面的切割和拆除3. 钢板、不锈钢、铝合金等金属材料的切割和挖掘4. 汽车零部件，如车身、底盘等的制作和加工5. 电子元器件、玻璃、陶瓷等材料的切割加工6. 地脉、地矿勘探等地质工程领域中的钴测、取样、爆破卡矿等工作。
为您浅谈介绍高压水射流清洗
为您浅谈介绍高压水射流清洗什么是高压水射流清洗高压水射流清洗是一种采用高压水流，将污垢、杂物、油脂等物质从物体表面冲刷干净的清洗方法。
高压水射流清洗技术是目前较为先进、使用广泛的一种清洗方法。
高压水射流清洗可以应用在机械、建筑、化工、石油、船舶等领域，可以清洗各种设备、管道、仪表等各种设备。
高压水射流清洗可以充分利用水的物理性质，无需化学药品，除去油脂、腐蚀、污垢等污染物质，达到清洁效果。
高压水射流清洗原理高压水射流清洗主要是利用水流的冲刷力来清除污垢，污垢分子与物体表面形成化学键时，互相之间生成的力比物体表面与水之间的力大，所以通常难以将它们从物体表面上清除。
利用高压水射流清洗的时候，将高压水流射入被清洗污物的表面后，高压水流的冲击力将污垢和物体表面分离。
这个过程与一个力的平衡过程相关，在冲击力超过污垢和物体表面之间的化学键力时，污垢将从物体表面上脱落。
高压水射流清洗优点高压水射流清洗具有以下几个优点：1. 清洗效果好由于高压水射流清洗的冲击力大，能够有效地清除物件表面的各种污垢，使物件表面清洁度高。
2. 清洗效率高高压水射流清洗的清洗速度快，清洗效率高，时效性强。
3. 环保高压水射流清洗不使用化学清洗剂，不会在清洗过程中产生二次污染，对环境无污染。
4. 节能高压水射流清洗不使用外部能源，只需使用水泵及相关设施，水的自身能量就足以完成大部分的清洗工作，因此是一项节能环保的清洗方式。
5. 灵活多样高压水射流清洗适用于各种行业和领域，可以清洗各种设备、管道、仪表以及工业固体表面等。
不适合高压水射流清洗的情况虽然高压水射流清洗具有很多优点，但是也存在着使用场合的限制。
下面我们来看一下哪些情况不适合使用该技术：1. 清洗需要对物体进行保护高压水射流清洗的冲击力较大，不适合用于需要对物体进行保护的清洗场合。
2. 清洗需要达到高度细致和精确高压水射流清洗无法精确到达物体表面的每一处，因此对于需要达到高度细致和精确的清洗场合不适合使用该技术。
高压水射流技术(课堂PPT)
高压水射流技术逐渐形成了以下 几类专业产品：数控超高压睡切 割机、系列高压清洗机（线）、 超高压大功率水射流成套设备、 清洗类的微小型（含热水）清洗 机等，除此之外，，高压水射流 技术辅助设备及应用也发展的很 快，如钻采工具、推进工具、挖 （吸）泥工具等。
17
超高压水切割机
18
高压清洗机
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700kg/cm2的大型高压清洗机。
ƒ 对于一些体积较小、结构复杂、数量繁
多的零部件的油污、油垢的清洗，应 选用零
件清洗机。
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设备选型时需要考虑的技术问题 影响水射流
清洗机清洗效果的参数分析
ƒ 泵输出压力：与射流打击力成线性关系
ƒ 泵输出流量：与射流打击力有较大影响
ƒ 高压管内径：对压力降有直接影响，对
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压力：Mpa流量:L/min 泵输出功率=压力*流量/60（kW） 配套电机功率=压力*流量/50 （kW ） 配套发动机功率=压力*流量/39 （ kW） 配套发电机功率=3倍电机功率 （kW
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第二章 高压水射流技术的发展现 状
随着中国和世界的高 压水射流技术发展的20年， 见证了中国喷射设备各行 各业由高压产品到超高压 产品、由小功率机组到大 功率机组、由通用成套设
垢分散成许多微粒；清洗剂泡沫作用，能把裹着油垢脱离 物体浮到水表面被射 流冲掉。而热力又加速了上述过程， 十分容易清洗干净。这是物理清洗与化学清洗 联手的典型清洗技术。 高压水射流清洗机的组成
高压发生装置：由电机和高压水泵组成的泵组来产生高压 水。
控制系统：由溢流阀、安全阀、喷枪扳机、电控装置等一 起组成。 执行系统：由喷枪、喷头等组成。 辅助机构： 由水箱、高压软管、框架、走行机构及连接管路等组成。 主要组成部分的作用
高压水射流技术
压力：Mpa流量:L/min 泵输出功率=压力*流量/60（kW） 配套电机功率=压力*流量/50 （kW ） 配套发动机功率=压力*流量/39 （ kW） 配套发电机功率=3倍电机功率（kW
随着中国和世界的高压水射流技术发展的20年，见证 了中国喷射设备各行各业由高压产品到超高压产品、由小 功率机组到大功率机组、由通用成套设备到专用成套设备、 由机电控制到智能化控制的发展过程，可以肯定的说：这 20年中国高压水射流技术产业的发展令美欧等发达国家瞩 目，中国代表团几乎每年都出现在专业的国际性技术会议 席位上，中国的产品标准实实在在的填补了国际空白，美 欧的主要制造商均在中国设立机构抢滩中国市场，中国的 制造商产业群已经形成，这一独特的一水射流技术为核心 的多学科制造与研究行业已经向泵、阀等传统产品行业那 样得到了社会与市场的认可，水射流技术已远远突破了泵 与喷嘴的概念。随着市场主导创意，创意主导发展，中国 企业已经越来越会利用制造业全球化的理念发展高新技术， 形成有自主知识产权的综合技术实力。
n:喷嘴效率，1.05-1.1 Nozzle#= q ×4000p Nozzle: 喷嘴号数 p:压力，psi q:流量， gal/min 喷嘴号数与喷嘴直径的关系 高压胶管与压力损失的关系 Δ p=59. 7 q 2 压力损失（MPa/m）, q:流量（l/min） D5 R0 . 25E d: 胶管内径（mm）, Re:雷诺数 10 15 20 25 30 35 40 6 0.065734 0.133644 0.221103 0.326728 0.449525 0.588722 0.743697 8 0.008044 0.027845 0.0672 0.133094 0.232622 0.372971 0.561404 10 7.06E-05 0.00062 0.002897 0.009578 0.025448 0.058135 0.118916
《高压水射流加工》课件
高压水射流加工
介绍高压水射流加工的概念和原理
高压水射流加工是利用高速注入物体表面的水流产生的动能，以及水流流速 和压力对物体表面产生的冲击、剪切和磨擦作用，来进行材料加工和清洁的 一种技术。
• 高压水射流加工的定义 • 高压水射流加工的原理
高压水射流加工的设备
高压水射流加工需要使用特殊的设备。
高压水射流加工的主要设备
高压水射流加工需要使用高压水泵、喷嘴和控制系统等设备。
高压水射流加工的组成部分
高压水射流加工的组成部分包括水源、增压系统、控制系统和喷嘴。
高压水射流加工的应用
高压水射流加工在各个领域都有广泛的应用。
金属加工
高压水射流加工在金属加工中常用于切割、清洗和打磨。
复合材料加工
高压水射流加工在复合材料加工中常用于修复和加工复杂形状的构件。
高压水射流加工需要采取严格的安全措施，包括穿戴防护用具和遵守操作规程等。
安全事故案例
高压水射流加工的安全事故案例包括高压水射流喷溅和误操作导致的伤害。
总结
高压水射流加工的发展前景和未来趋势
高压水射流加工在各个领域的应用不断扩大，发展前景广阔。
矿石开采
高压水射流加工在矿石开采中工的优缺点
高压水射流加工有其独特的优点和缺点。
优点
高压水射流加工具有高加工效率、无热损伤和环保等优点。
缺点
高压水射流加工的缺点包括设备成本高、能耗大和操作难度高等。
高压水射流加工的安全问题
高压水射流加工具有一定的安全风险。
安全措施
高压水射流技术应用规定
高压水射流技术应用规定【1】适用范围1、本技术适用于工程结构加固工程中对已有混凝土、钢构件和砌体的界面处理及残损劣化部位的剔除。
2、高压水射流处理的具体内容包括：（1）混凝土结构加固前的表面清洗或打毛，剔除饰面层、保护层，以及劣化区混凝土；也可用于混凝土表面开槽或钢筋除锈。
（2）钢结构加固前的钢板、型钢的除漆、除锈，去除焊疤、毛刺、飞溅物等。
（3）砌体结构加固前剔除饰面层、勾缝砂浆以及已风化的块材和砂浆层。
【2】操作要求1、当用于混凝土结构构件界面处理时，应根据基材状况，包括：混凝土强度、混凝土劣化状况、钢筋排列情况及钢筋直径大小和预定的界面处理要求，选择合适的使用压力、流量和相应附件。
2、当用于钢结构构件的表面除漆、除锈时，宜参照下列建议值进行设计：（1）采用压力50MPa、流量30l/min的高压水设备和喷沙系统，此喷沙系统需采用0.7mm～1.2mm的石英砂作为研磨剂。
（2）采用压力280MPa、流量18l/min的高压水设备和4向旋转喷嘴，进行钢筋除锈。
3、当用于砌体表面处理时，宜采用压力为35MPa～50MPa、流量为（15～21）l/min的高压水进行清洗和打毛。
4、若需为高压水射流设备提供大功率、大压力和相应的流量时，建议采用柴油驱动。
5、射流设备用水必须使用自来水或水质符合现行行业标准《混凝土拌合用水》JGJ63规定的洁净天然水。
6、人员，高压水射流设备必须由经过严格培训的人员操作，同时必须严格遵守操作程序。
7、操作过程中，操作人员必须配戴专用头盔、耐压围裙、安全保护背心、手部保护套、耐压保护鞋或安全保护靴。
这些安全装备应由高压水射流机械生产厂家负责提供。
【3】处理效果检测与评定1、结构加固工程用的材料或产品，应按其工程用量一次进场到位。
若加固用材料或产品的量很大，确需分次进场时，必须经设计和监理单位特许，且必须逐次进行抽样复验。
2、对一次进场到位的材料或产品，应按下列规定进行见证抽样：1当本方案条文中对检查数量有具体规定时，应按本方案的规定执行，不得以任何产品标准的规定替代。
浅析高压水射流加工技术及应用
１ 高压水射流 技术切割加 工特点
高压水射流技术之所 以能得 到快速发展 ，主要 是 因为这种加工技术与其他加工方法相 比具有一系 列优点 ： （ １ ） 环境污染小。其 以普通水作介质 ， 切割过程 中无尘、 无毒 、 无火花 、 振动小 ， 因而可极 大地改善工 作环境而不会带来任何工业污染 。 （ ２ ） 加工能力强 ， 应 用范围广 ， 可 以加工不 同材
图 １ 高压 水 射 流 形成 原 理
质 的工件及某些难 以用传 统ａ ｎ Ｔ ＿ 方法切 割的材 料 。 如： 布、 纸、 皮革 、 各种纤维 、 塑料 、 有 色金属 、 黑色金 属、 复合材 料 、 石材 、 陶瓷 、 玻璃 、 木 材、 各种建材 、 炸 药、 核原料等。 （ ３ ） 被切割材料温升小。 高压水射流切割属于非 热源射流速加工 ，切割过程 中被切割材料温度不会 高于 ８ ０ ℃， 最 大程 度 减小 了材 料 热塑 形 变 。
Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｎｏ ． １面积与活塞杆横截面积的 比值 ，将水 的压力值上升至 ３ ０ ０ Ｍ Ｐ ａ ， 抑或更高的压力。随着柱 塞／ 活塞组件往复运动， 活塞缸的低压进水与高压出 水交替运行 ， 达到持续超高压力的效果 。
高压 水射 流加 工技 术 以及 相 关原 理 。
关键词 ： 工程机械 ； 高压水射流 ； 切 割加工机理 中图分类号 ： Ｔ Ｇ６ ６ ４ 文献标识码 ： Ｂ 文章编 号： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ × （ ２ ０ １ ３ ） １ ２ — ０ ２ ４ １ — ０ ２
高压水射流技术是 近几十年发展起来 的技术 ， 其广泛应用于煤炭 、 石油、 冶金、 航空 、 建筑 、 交通 、 化 工、 机械 、 建材 、 市政工程 、 水利及轻工业 等部 门 ， 主 要应用该技术对进行切割 、 破碎和清洗。高压水射流 已成为新型 的切割工具 ， 与激光束 、 电子束 、 等离子 体 等传统热切割加 工相 比，高压水射流是唯一一种 冷切割加工方法 。在对许多材料的切割、 破碎及表面 预加工 中， 高压水射流具有独特的优越性 。 本文针对 高压水射流加工技术 的形成原理 ，以及在切割不 同 种类材料时 ， 材料所发生 的形变 ， 以期对高压水射流 技术的应用推广起到一定作用 。
高压水射流(化学生物)
12
（1）高压水射流对人体的危害及防止
① 在高压水射流切割区的周围应设臵隔离屏， 以防止加工过程中人体遭受喷出的水射流及 飞散的水珠冲击作用； ② 检查或更换切割喷嘴时，必须把高压水的 压力释放到安全程度，否则不可进行操作， 以免发生事故； ③ 操作人员至少要戴防护镜，最好戴防护面 罩。
13
（2）噪声及其防止
4
轻工 换热器、管道、造纸机、储罐、蒸发器等设 备的油脂、树脂、污垢、木浆和糖垢的清除 冶金 清除换热器、锅炉、加料槽、储仓的污垢， 扎材表面除鳞 高速公路 水泥和沥青，桥梁和路面标识、色污、焦油等 的清洗，路面破碎
5
清洗技术
在工业生产领域中使用的各种设备，常常 会产生油垢、水垢、结焦、高温聚合物、沉 积物、腐蚀物等，它们显著地影响了设备运 行效率和安全，清洗它们必不可免。与以往 的手工清洗、化学清洗、超声波清洗相比， 高压（超高）水射流清洗突现了其效率高、 范围广、效果好地极大优势。
16177来自备维护高压水射流切割设备的检修通常分为： 日常检修 季度检修 年度检修
8
日常检修指在切割操作开始之前对设备进行必 要的检修，主要项目有：
① 高压水泵动作的声音是否正常； ② 高压水泵、蓄压器及高压水管路有无漏水 （包括高压管有否劣化和破损）； ③ 油量和油温（在增压器工作时测量）； ④ 有无漏油现象； ⑤ 喷嘴部位有无漏水（包括喷射孔有无漏水现 象）； ⑥ 高压水射流形态和声音。
9
季度检修每三个月应对切割设备作一次检 修，主要项目有：
① 清洗和更换各种过滤器； ② 检查工作油的污染度和特性值是否良好， 如不正常，则更换新油； ③ 检查软管有否发生松弛或鼓起； ④ 检查高压水喷嘴有无附着物或损伤，并作 检修或更换。
《高压水射流加工》课件
高压水射流清洗技术使用水作为清洗 介质，安全可靠，对环境和人体无害 。
适用范围广
该技术适用于各种材料的清洗，如金 属、玻璃、陶瓷、塑料等，广泛应用 于表面处理、化工、食品加工等领域 。
高压水射流表面处理技术
提高表面质量
高压水射流表面处理技术利用高 压水流对材料表面的冲击力，能 够改善材料表面的粗糙度、平整 度和光洁度，从而提高表面质量
的切割效率和精度。
适用范围广
该技术适用于各种材料的切割，如 金属、玻璃、陶瓷、复合材料等， 广泛应用于机械制造、航空航天、 汽车制造等领域。
环保节能
与传统的切割技术相比，高压水射 流切割技术不产生有害物质，噪音 和振动较小，有利于环保和节能。
高压水射流清洗技术
表面清洗效果好
安全可靠
高压水射流清洗技术利用高压水流对 物体表面的冲击力，能够有效地清除 各种污垢和杂质，具有较好的清洗效 果。
特点
高压水射流加工具有高效、环保 、低成本等优点，被广泛应用于 工业生产、建筑、采矿等领域。
高压水射流加工的原理
原理
通过高压泵将水或其他液体加压，形成高速水流，再通过喷嘴或切割刀具将水 流以极高的速度喷出，从而产生强大的冲击力和切割力，实现对材料的加工。
影响因素
影响高压水射流加工效果的因素包括压力、喷嘴直径、水流速度、加工距离等 。
绿色制造与可持续发展
在环保要求日益严格的背景下，研究 和发展绿色、环保的高压水射流加工 技术，以实现可持续发展。
05
高压水射流加工的实际应用案例
高压水射流加工在金属切割中的应用案例
总结词
高效、环保、低成本
详细描述
高压水射流加工利用高速水流对金属进行切割，相比传统机械切割具有更高的效 率和精度，同时减少了对周围环境的污染和噪音。此外，由于水流的冲击力可以 调节，因此切割成本相对较低，适用于各种金属03
高压水射流技术ppt课件
当 P -- MPa,Q -- cm3 /s, ρ -- g/cm3 时，喷嘴直径为：
d
4
2.22 *1010 Q 2 2C 2 P
(1 10)
此时喷嘴直径 d 单位为 cm。
五、射流水功率
W = PQ 其中，W -- 射流水功率，w； Q -- 射流流量， cm3 /s； P -- 射流压力，MPa。 六、射流冲击力 F = 102Q2/A 其中， F --射流冲击力，KN； Q -- 射流流量， cm3 /s； ρ -- 射流介质密度，g/cm3； A -- 喷嘴出口截面积，cm2。 (1-12) (1-11)
一、加长喷嘴牙轮钻头 研究淹没非自由钻井射流动力学 和井底能量衰减规律，建立了优 选井底水力参数的新模式和新程 序，解决了喷射钻井长期未解决 的一个重要理论问题。
根据该理论成果研 制成功加长喷嘴牙 轮钻头(第一代钻头)， 在相同泵压条件下， 井底水功率提高30-40%，井底动压力提 高90--110%，压力 梯度提高1.5 倍。推 广应用3000多只， 平均提高钻速20-30%，提高进尺40-50%。
1V1 A1 2V2 A2 (1 6) 二、射流速度 V = C (2P/)1/2 （1-7） 其中，V -- 射流速度，m/s； C -- 流速系数； P -- 射流压力，MPa； ρ -- 射流介质密度，g/cm3
三、射流流量
Q = VA = (d2 /4) V (1-8) 其中， Q -- 射流流量， cm3 /s； V -- 射流速度，cm/s； A -- 喷嘴出口截面积，cm2 ； d -- 喷嘴出口直径，cm. 四、喷嘴直径
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。
高压水射流技术任务书
第一章高压水射流技术1.1高压水射流清洗技术高压水射流清洗技术的基本概念水射流的结构高压水射流在喷嘴出口处有一个锥形等速流核心区，其中射流轴向动压力及密度基本保持不变，为水射流的初始段。
射流继续发展的部分为基本段，其轴心速度与轴心动压有规律地衰减。
最后在消散段水射流与环境介质完全混合变成水滴与空气的混合物或雾化。
射流各段在工程应用中具有不同的功能，起始段适宜于材料切割，基本段适用于清洗、除锈等，消散部分主要用于降温除尘、大面积地冲刷。
速度核初始段基本段消散段射流打击力水射流打击物体表面的打击力主要体现在射流的压强上，如果压强大于垢物的抗压强度，则垢物即被破坏。
最佳靶距水射流对物体表面的作用力不仅与射流密度、速度有关，而且还与水射流离该表面的距离有关，这是由于水射流的速度、结构随着其喷射距离发生变化，因此水射流冲击物体的作用力也随喷嘴至物体表面的距离（靶距）不断变化，根据实验结果，达到最大打击力的最佳靶距在100倍喷嘴直径左右。
打击力 E=(mv2)/2100倍靶距压力分级高压水射流清洗工作压力选择十分重要，既要考虑在除掉附着物同时不损伤基体表面，还要考虑清洗压力对射流特性的影响，因此驱动压力等级是设计任何水射流工艺系统的主要参数，下面的水射流压力等级是世界水射流界普遍认可的划分方法。
低压0.5-20 MPa中压20-70 MPa高压70-140 MPa超高压 140 MPa以上机械力、热力、化学力水射流的冲击力为机械力，热力可以用加热高压水的方法得到。
机械力、热力与化学力的综合作用即水基清洗。
清洗剂以其润湿、渗透、乳化、分散、泡沫作用而具有极强的清洗作用。
以清洗油污为例，油污用不加清洗剂的低压水难以清洗，一是由于油污与基体之间有粘接力；二是油和水之间存在着表面张力。
清洗剂的润湿、渗透作用，降低了粘接力；分散作用使油污中的碳粉、灰尘、金属细粉末形成的结垢分散成许多微粒；清洗剂泡沫作用，能把裹着油垢脱离物体浮到水表面被射流冲掉。
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影 响 因 素
实 验 参 数
三、磨料射流射孔割缝
3.3 射流参数对射孔深度影响实验
实验装
磨料加砂系统
磨料射流实验装置
三、磨料射流射孔割缝
3.4 磨料射流射孔现场试验
1. 现场施工效果----史125井 生产初期常规炮弹射孔并加砂6m3压 裂，试油产能低（6m3/d）。
因固井质量差，常规射孔不宜进行 压裂改造，故采用磨料射流射孔， 提高井底完善度。 设计用3个喷枪，每枪3个喷嘴，按 1200夹角排列，共射9孔。
二、高压水射流深穿透射孔
2.2 国外研究与应用
1984年，Penetrators公司开始研究水力深穿透射孔技术，到 2001年底，在加拿大、美国和阿曼等国油田应用600多口，平均 增产1～3倍，最高达10倍，尤其在致密低渗透油藏效果更佳。
井 类 井 位 岩 性 层段(m) 套 管 7in23# J-55 5-1/2in 15.5# K-55 5-1/2in 17# N-80 5-1/2in 17# K-55 5-1/2in 15.5# K-55 裸眼 射孔数 （个） 6 10 作 业 前 产量(m /d) 油 水 油 46 3 11.1
• 现场施工工艺与现场试验
二、高压水射流深穿透射孔
2.3 国内研究与应用
压力（ MPa）
压力、射孔深度---时间曲线
60 50 40 30 20 10 0
0:00 00:07 00:15 00:23 00:32 00:43 00:50 01:00 01:05 01:10 01:20 01:25 01:34
电火花、激光、火焰、等离子体、电化学、高压水射流等， 最后一致公认最可行有效的是高压水射流破岩方法。 高压水射流技术是近二、三十年来发展起来的一门新技术， 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，提高工效，降低成本，减轻劳动强度，改善工作环境。 近年来，出现超高压射流、空化射流、自振空化射流、磨料
三、磨料射流射孔割缝
3.4 磨料射流射孔现场试验
2.现场施工效果
现场试验11井次, 能很好解除油层污
染，对油层堵塞原因引起伤害的低产 井，可以起到射孔增产的目的。
不宜压裂井射孔增产 低渗透地层改造 水力喷砂割缝 水力喷射定向/分段压裂 喷砂处理水泥塞和坚硬地层
四、水力喷射定向压裂
4.1 问题的由来
四、水力喷射定向压裂
4.3 水力射孔孔眼中裂缝起裂和扩展
2 定向喷射对起裂压力影响数值模拟 • RFPA（Rock Fracture Process Analysis）软件 • 水平井中不同射孔参数、加载速度、 地应力等条件下压裂时的起裂压力变 化规律以及裂缝扩展情况；
• 改变孔眼直径、孔眼长度、孔眼轴线 和最大水平主应力夹角、压裂液加载 速度、垂直/水平应力比值
11.1 23.2 25.8 20.7 7.6
二、高压水射流深穿透射孔
2.3 国内研究与应用
中国石油大学在中石化和油田资助下，10多年系统研究与实验：
• 水力深穿透射孔理论研究
1、水力射孔方位研究：最大水平主应力方向30º范围内射孔，流动效率最高 2、水力射孔密度研究：最小孔距不应小于0.3m，建议3-4孔/m。
2003年11月该井不出油停产，决定采取压裂填砂增产， 但由于金属棉滤砂管和地层之间的屏蔽带作用，致使施工 压力过高，措施未能成功。
三、磨料射流射孔割缝
3.4 磨料射流射孔现场试验
1. 现场施工效果----郑408-8井 施工前不产液，施工后初期自喷生产， 最高产液11.6t/d，产油8.7t/d，连续11 个月一直维持自喷产量1.0～2.5t/d 。
四、水力喷射定向压裂
4.4 定向喷射对起裂压力影响实验
1. 实验装置和方法
实验装置示意图
四、水力喷射定向压裂
4.4 定向喷射对起裂压力影响实验
2. 地面实验观察
定向水力射孔容易实现射孔方向与最大水
平主应力方向一致，降低破裂压力和裂缝
延伸压力，控制裂缝在近井地带转向，起 导向孔作用，有利于产生单翼或双翼裂缝，
经喷砂射孔后抽汲求产，日产油 8.0 m3，不含水，施工效果良好。
三、磨料射流射孔割缝
3.4 磨料射流射孔现场试验
1. 现场施工效果----郑408-8井
郑408-8井属于东营王庄稠油油藏，储层“五敏”（酸敏、 碱敏、水敏、速敏、盐敏）,非均质性严重。 由于储层存在严重的“五敏”，注水、汽补充油层能量 困难，油层压力下降快，单井产能低于1t/d，动用储量的 采油速度只有0.41%，采出程度仅为3.4%。
射孔深度（米）
压力 射孔深度
时间（小时：分钟）
沙19-42采油曲线
日产液 日产油
7 6 5 4 3 2 1 0 12-1 12-11 12-21 12-31 1-10 1-20 1-30
三、磨料射流射孔割缝
3.1 问题的由来
高压纯水射流切割钢铁和钢筋混凝土 等，压力极高，700～1000MPa。 磨料水射流（AWJ）：在水射流中混 入一定数量磨料微粒，磨粒质量大且 锋利，20～30MPa 即切割金属。 磨料射流原理，切割套管和射孔0.7～ 1.0m，穿透污染带，松弛地层，避免二 次污染,为压裂创造良好井下环境。 国内60～70年代拉丝模水力喷砂射孔。 机理、参数、喷枪结构材质、工艺优化
十一.水力喷射定向/分层压裂 十二.水力喷射深穿透水平井 十三.水平井旋转射流冲砂洗井 十四.自激波动注水技术
十五.高油气比井射流增效
二、高压水射流深穿透射孔
2.1 问题的由来
• 常规射孔深度有限，难穿透污染带， 易产生压实带及二次污染。特别是低 渗特低渗油藏更严重，高效开采和动 用难度很大。 • 高压水射流深穿透射孔，利用液压冲 头冲开套管，带喷嘴的软管在高压射 流作用下边破岩边前进，水平深入地 层，喷射出孔深2.0-3.0m、孔径1425mm清洁无阻通道，有效克服近井污 染，新井完井、低渗增产有效技术。
气 1.7×106
5 常规方法 不出油 油 15.9
油
Upton County, TX Vacuum 油田 Andrews County, TX
16
油 12.2 油 18.3 油 16.2 水 222.6 产量增加 4.77 m3/d 注入压力 5.86MPa 注入压力 6.01MPa 注入压力 5.79MPa 注入压力 5.65MPa 注入压力 6.07MPa
特别为低渗改造、提高压裂效率和成功率
提供有效手段。
五、水力喷射分段压裂
5.1 问题的由来
1998年，Surjaatmadja提出水力喷射 压裂方法，并应用于水平井压裂。
高压水射流在完井增产中的 研究与应用进展
汇报提纲
一．前言 二．高压水射流深穿透射孔 三．磨料射流射孔割缝
四．水力喷射定向压裂
五．水力喷射分段压裂 六．水力深穿透径向水平井 七．水平井射流冲砂洗井 八．结论与认识
一、前言
60年代末70年代初，美国NSF资助了一项庞大的研究计划，
寻求一种高效的切割破岩方法，提出并试验了25种新方法，
四、水力喷射定向压裂
4.2 水力射孔孔眼应力分布
1 水力射孔孔眼应力分布模型 假设地层为均质、各向同性、 线弹性体，水力射孔井壁上的 三个主应力分量为：
1 r pw
1 1 1 2 2 2 2,3 z z 4 z 2 2
4.2 水力射孔孔眼应力分布
3 孔眼压力40.0MPa时等效应力云图
孔内压力20.0MPa, 最大最小 水平主应力之比为1.5(30/20)
四、水力喷射定向压裂
4.3 水力射孔孔眼中裂缝起裂和扩展
1 裂缝起裂和扩展模型
最大拉应力破坏准则，井壁某平面最大张应力达到井壁岩石 张性破裂压力（抗张强度）时，就会在该平面起裂，逐渐延伸， 依此可计算破裂压力。孔眼井壁上局部主应力最大值为：
• 压裂改造是油气井特别低渗增产的主要措施，占石油储量
25～30%产能由压裂增产。美国约40%油井、70%新气井是 压裂投产。世界范围内，压裂增产比例越来越高。
• 裂缝起裂位置及扩展方向难以控制，直接影响压裂效率和 成功率，世界性难题。国家863计划支持，水力射孔应力分 布、起裂压力、扩展方向、射流定向射孔/分段压裂研究， •水平井快速发展，开采不同类型油气藏（气顶/底水/稠油/ 裂缝等）已逐步大量应用，国外公司都开发了水平井分段改 造、完井工具。
3
作 业 后 产量(m3/d) 油 50 水 4 油 15.9 气 3.4×106 液 26.7 在该油田 产量最高 备 注 GOR 445
备 注 GOR 1780
气 井
Pecos County, San Andres 357.2~358.7 TX 白云岩 La Plata Countv, Co Eddy County, New Mexico 煤层 Deleware 砂岩 Bend 石灰岩 Gloritta 白云岩 Grayburg 白云岩 731m 以下 1743.2~ 1744.1 3196.4~ 3204.1 1852.0~ 1867.8 1429.8m 以 下
四、水力喷射定向压裂
4.2 水力射孔孔眼应力分布
2 定向喷射后地应力场变化
• 对应2500米地层，设弹性模
量4.6GPa，泊松比0.3，岩石抗 压强度12MPa； • 最大水平主应力为30MPa，最
小水平主应力为26MPa；
• 基体尺寸：3.0m×3.0m，井 筒直径为300mm 。
四、水力喷射定向压裂
3
1 1 2 z z 42z 2 2
1 2
1 3 2 v A B cos 2 p w 2