油管清洗專用高壓水射流旋轉(zhuǎn)噴頭主要用于對油田油水井中使用的油管實施清洗作業(yè)。我們以高壓清洗機的壓力和流量作為主要參數(shù),對旋轉(zhuǎn)噴頭外形尺寸及當量噴嘴直徑參數(shù)進行了如下計算:
一、外形尺寸
水射流對靶件的沖蝕存在一個噴距,達到此噴距時射流將表現(xiàn)出最大的破壞力。小于此噴距時,射流破壞力會稍有降低;而大于此噴距時,破壞力則會迅速下降。
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,同時噴頭不會因接觸垢層等原因而意外停轉(zhuǎn)。
二、當量噴嘴直徑
噴嘴是將水壓能最終轉(zhuǎn)化為有效射流動能的裝置,噴嘴結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣對清洗效果有重大影響。旋轉(zhuǎn)噴頭采用嵌入式圓形噴嘴。噴嘴當量直徑由以下經(jīng)驗公式確定:
公式(1)
公式(1)中:dne —噴嘴當量直徑,cm;
ρd —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的噴嘴直徑。其計算公式如下:
公式(2)
公式(2)中:di —各個噴嘴的直徑,mm。
不同的垢層對油管內(nèi)壁的附著力不同,作業(yè)時需要根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇合適的清洗壓力。一般而言,對于油井油管,內(nèi)壁的垢物主要是粘結(jié)蠟質(zhì)、礦化物和油污,清洗時壓力可選為70MPa;而對于內(nèi)壁附著堅硬水泥層的油管,清洗時需將壓力提高到100MPa左右,并更換特殊噴頭。