油管清洗專用高壓水射流旋轉(zhuǎn)噴頭外形尺寸及當量噴嘴直徑參數(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最優(yōu)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)。我公司設計的噴頭外徑為50mm。

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。我公司設計的旋轉(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：d_ne —噴嘴當量直徑，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：d_i —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。北京德高潔清潔設備有限公司針對不同的工況給出了多種當量直徑的噴嘴，可以方便地選用。