高压水射流清洗技术的发展与高压水设备配件的进步密切相关。高压水射流清洗技术自上世纪80年代中期由蓝星清洗从德国引入我国，在30多年的时间内主要经历了三个阶段。下面看小编一一为您道来~

**阶段

高压水设备的发展，随着科技的发展和进步，高压水装朝着大型化，智能化，**化方向迅速发展，高压水设备功率从较初的几十千瓦发展到700多瓦，压力也从较初的几十兆帕发展到400兆帕。经过30多年的发展，国内高压水射流技术在设备制造方面也取得了长足进步，研发出了高压力、大流量、长时间工作的柴油驱动清洗设备。目前国内高压清洗设备形成了以美国NLB、Jetstream、Flow、kAMAT、Jetech、Gardner Denver;德国Hammelmann、Uraca 、Woma、Karaher以及果茶通洁、精诚、聚能、水能等三分天下的局面。但目前规模较大的清洗公司仍以德国和美国的高压水设备为主。

*二阶段

高压水清洗配件的发展；以三维槽罐清洗枪头的出现为标志，主流高压水设备厂家也逐渐研发出各种功能型号的枪头配件，使清洗速度更快，清洗效果更好，劳动强度更低。这阶段的典型代表是StoneAge，以换热器公园管程为例，StoneAge针对列管堵塞情况和不同垢类型的高效小直径管束自旋转清洗枪头，应用于各类换热器清洗。目前，国内高压水设备厂家也能够生产出140Mpa左右的自旋转清洗枪头，但280Mpa的自旋转清洗枪头仍需进口，并且国产自旋转清洗枪头的寿命也相对较短。

*三阶段

自动执行化结构的发展：国内清洗行业对于冷换设备管程和壳程的清洗仍未摆脱传统的人工抱枪方式，这种清洗方式具有人员设备投入量大、劳动强度大。危险性高等特点。虽然，国内清洗公司及安全管理规范的业主单位已经逐步认识到高压水射流所带来的操作危险，但是必要的技术革新由于市场的承受力以及接受度等原因一直发展和传播得非常缓慢。而欧美发达国家在冷换设备清洗方面已经开始普及使用自动化执行机构来克服传统的人工抱枪效率低、危险系数高的缺点。目前，国内只有较少数规模较大的清洗公司引进了部分StoneAge高压水清洗自动化执行机构，其中北京蓝星清洗有限公司从荷兰Peinemann公司和美国StoneAge公司全面引进了各个类型的自动化执行机构用于冷换设备管程和壳程高压水清洗，降低了人工作业的不稳定性，保证了清洗效果的稳定，同时提高了作业安全性和清洗效率。并进行全面成功的应用。

                      (2-3)

式中：Pk为压力峰值；

      为液体中气体含量（1/6—1/12）。

（4）旋转射流

旋转射流是指在射流喷嘴不旋转的情况下产生的具有三维速度的射流质点，沿着螺旋线轨迹运动而形成的扩散状射流，它不同于喷嘴绕一固定轴旋转而导致的射流旋转。这种旋转射流是靠在喷嘴腔内的导向原件，将一维纯轴向来流导引成具有轴向、切向、径向三维速度的流动而形成。旋转射流的高速区不适处在射流中心部位，而是集中在离开射流中心一定距离的一个圆环区域内。用于射流质点上切向速度的存在，使射流旋转前进，导致中心部位的低速低压区形成。

旋转射流的结构特性通常是指射流的速度和压力分布特性。理论分析已表明旋转射流由于流体质点具有三维速度。因此，当射流脱离喷嘴后，必然在前进过程中形成一定的扩散，射流质点的运动轨迹基本上为一空间螺旋线，形成了其*特的喇叭状外形和特殊的速度和压力分布。

结果表明，在近喷嘴范围的截面上，轴向速度明显存在着中心低速区，随着射流的向前喷射，中心低速区在一定范围内变得更低，而射流的高速区则向外发展。由于旋转射流的强烈卷吸作用带动了周围流体的流动，同时在其边界上进行能量交换，将自身的能量传递给周围的流体，使射流本身的速度逐渐降低，直到较远的截面处，发展成与普通圆射流分布相类似的较平缓的速度分布，即射流轴心处速度较大。由图可知，这个射流主体段的轴向速度分布呈现“M”形分布的特点，即射流中心某一区域内气速度值较小，离开中心一定半径处存在着较大速度，而后随着径向距离的增大，来流速度逐渐降低。

（5）磨料射流

磨料射流是纯水射流的发展，是近十年来发展起来的一项具有远大前景的技术。其基本原理是在高速运动的水射流束中加入一些磨料粒子，利用其与物件的碰撞、冲蚀和刮削作用，队伍建进行喷击及切割。由于磨料粒子质量集中而且具有锋利的棱角，在水射流中使不连续的，由磨料粒子组成的高速粒子流对物件还产生高频冲击而且具有很好的工艺特性。其工作方式与等离子切割，火焰切割相似，但不会产生热应变，且加工精度高，操作简单、方便、其工艺原理与传统的喷丸相似，但其能量高度集中，且采用湿式系统，不会造成环境污染。

2、按射流压力分类

射流压力值是应用中涉及的较重要的参数，它涉及工艺技术、设备的经济性和合理性。根据有关标准分类如表2.2所示。

表2.2 射流压力分类等级

3、按射流环境分类

（1）淹没射流

射流的工作介质与环境介质相同时，这种射流称为淹没射流。

（2）非淹没射流

射流的工作介质与环境介质不同时，这种射称为非淹没射流。

（3）自由射流

射流的作业环境没有固壁约束下的射流称为自由射流。

（4）非自由射流

射流的作业环境具有固壁约束下的射流称为非自由射流。

其中高压水射流油管清洗技术属于非淹没非自由射流。由于本次只取了油管清洗的一小段，在清洗中假设该段基本充满水，故本次研究将其假设为淹没非自由射流。

2.3高压水射流在油管清洗中的应用

2.3.1污垢形成及力学特性研究

一般情况下，造成油井油管堵塞的原因很多，如地层出砂、机械落物、油套管变形、地层产出的沥青质,或者开采期间入井的各种化学药剂及馏分、钻井液、压裂过程中入井的聚合物及气井生产过程中形成的水合物都能够造成井筒堵塞。

按照相应的石油行业标准，对油井堵塞物可通过无机物X射线衍射分析和**物气相色谱分析得出污垢的成分。由前人总结，堵塞物中无机物主要以腐蚀产物FeS、亚铁盐及无机杂质为主,其中FeS占所占比例较大；堵塞物中的**物中有大量的C7C14的**化合物，各碳数含量基本呈平均分步，成分较为复杂，主要为壬烷基同分异构体、多乙烯多胺衍生物、吡啶衍生物、芳香烃衍生物等低分子碳水化合物，这些结构都是目前各类缓蚀剂中的主要活性成分，由此可以推断堵塞物中的**物含有大量缓蚀剂的活性成分。

由此可以得出，除水合物堵塞外，油管堵塞主要是腐蚀产物、地层产出物及入井化学药剂馏分堵塞。由于这类物质均为**物或者混合物其黏性大，相互之间基本无缝隙，容易堵死通道，影响油井的正常生产。

根据现场采样，所带回的油管管壁污垢，经过化学实验分析，其主要成分包括：硬厚的碳酸钙垢和硫酸盐垢，含有少量致密坚硬的Fe2O3、BaSO4、SrSO4，经常导致全井油管报废。

2.3.2油管清洗工艺及原则

油管清洗工艺有很多种，主要分为化学清洗、物理清洗和化学物理混合清洗。由于化学清洗受到设备运转效率及环境保护的限制，现在逐渐被物理清洗所替代。在科技进步的推动下，近年来世界清洗技术发展迅速，新的清洗方法、清洗技术不断出现，特别是各种物理清洗方法和技术得到了快速的发展和广泛应用。从目前清洗技术**统计看，大部分清洗技术属物理清洗，化学清洗仅占约1/4。物理清洗技术已成为世界清洗技术发展的主要方向，其中高压水射流清洗技术的发展与应用较为迅猛和广泛，已经成为清洗行业中一种主要的清洗技术。

1、清洗过程的基本原理

清洗的基本目的就是从物体表面清除附着污染物。清洗的过程涉及三种物质：被清洗的基体、基体表面的污染物以及清洗介质。要达到清洗的目的，就必须施加特定的影响，才能使污染物与基体表面分离，这种影响可以称之为清洗作用力。因此，清洗过程涉及四个要素：基体、污染物、介质及清洗作用力。高压水射流清洗就是通过水介质传递清洗作用力到清洗表面，使表面上的污染物脱离。

2、高压水射流清洗基本工艺流程

如图2.1所示为油管清洗工艺流程：

启动高压射流设备上油管电机正转小车带动油管右行经内外高压喷嘴射流清洗油管左行机械臂下油管下根油管循环。

图2.1 油管清洗工艺流程

3、水射流清洗的压力选择

清洗过程中必须合理选择高压水压力的大小。表2.3可以看出清洗油管污垢选用压力为70MPa、水流量为70L/min。由现场数据可知，高压泵额定排出压力为70MPa，但实际排出压力仅达40MPa~50MPa，排出压力低，出水动能小，直接导致清洗质量不稳定、清洗一次合格率低（仅为62%）、清洗范围小（仅能清?????