油管清洗專用高壓水射流旋轉噴頭外形尺寸及當量噴嘴直徑參數選擇

油管清洗專用高壓水射流旋轉噴頭主要用于對油田油水井中使用的油管實施清洗作業。我們以高壓清洗機的壓力和流量作為主要參數，對旋轉噴頭外形尺寸及當量噴嘴直徑參數進行了如下計算：

一、外形尺寸

水射流對靶件的沖蝕存在一個最優噴距，達到此噴距時射流將表現出最大的破壞力。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壁，因此要求其尺寸與油管相配合。常見的油管內徑為62mm，但受污染結垢后內徑將減小。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。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化為有效射流動能的裝置，噴嘴結構的優劣對清洗效果有重大影響。我公司設計的旋轉噴頭采用嵌入式圓形噴嘴。噴嘴當量直徑由以下經驗公式確定：

 公式(1)

公式(1)中：d_ne —噴嘴當量直徑，cm；
                  ρ_d —清洗介質密度，g/cm³；
                  Q —流量，L/min；
                  ∆_pb —噴嘴壓力降，MPa；
                  C —噴嘴流量系數，與噴嘴結構有關，其值小于1。

所謂當量噴嘴直徑，是根據流體連續性定理，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壁的附著力不同，作業時需要根據現場實際情況選擇合適的清洗壓力。一般而言，對于油井油管，內壁的垢物主要是粘結蠟質、礦化物和油污，清洗時壓力可選為70MPa；而對于內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。