1 国外水力脉冲实验装置研究现状
水力脉冲其实质是一种高压水射流，高压水射流以水为介质，通过高压发生设备增压或得到巨大的能量，经一定形状的喷嘴喷出的一股能量集中的高速水流。国外广泛应用了脉冲高压水射流实验装置，自19世纪60年代起，普通连续水射流在高压水射流技术中的独霸全局的地位被打破，于是人们开始在高压脉冲水射流道路上进行积极的地探索。在1960年前后，对间断发射的高压脉冲水射流的喷射原理理解及其破碎坚硬岩石的能力得到了前苏联的广泛关注，他们着手对此展开了科学的研究。并且研制成了多种脉冲水射流发生装置。随后，美、英等国家也开始投入到这方面的研究工作。于是，相继出现了多种形式的脉冲射流发生装置，分别有挤压式、不同动力源的冲击式和水力冲击聚能式等脉冲射流发生装置。
2 国内水力脉冲实验装置研究现状
国内水力脉冲实验装置的发展起步较晚，水力脉冲实验装置的发展主要从20世纪80年代开始起步。这里笔者就水力脉冲实验装置的几种装置展开介绍。
2.1 水力脉冲空化射流钻井实验装置的研究
随着我国的油气层不断地被发现，特别是在西部地区，我们5000~7000m的深井和超深井数量的不断增加，钻井过程中出现的复杂情况液越来越多。我们在常规的钻井过程中,无论是井底动力钻具钻进还是还是转盘钻进,都是依靠钻具的重量加压,并且在有水力能量的作用下，可以依赖射流和钻头联合起来起到破岩作用。然而在深井或超深井中,随着井的深度的增加，沿程的水力损失也在不断地增加，在地面机泵功率不变的条件下，井底的钻头可利用水马力急剧下降,由于井底水力能量降低，清岩能力、水力破岩也大大下降，在多数情况下由于过多的岩屑不能及时清除而导致重复破碎,甚至造成钻头泥包等一些复杂情况。所有的这些情况都是造成钻井速度显著下降的重要原因，深井机械钻速低开始成为制约深井钻井技术的重要难题，如何提高深井钻速逐渐成为钻井界研究的重要课题之一。深井钻井水力学有它的特殊性,其中水力因素是影响深井钻速的主要原因之一，在分析空化射流和水力脉冲方法和调制机理的的基础上,设计出一种新型空化射流与水力脉冲耦合的钻井工具,通过现场试验,取得了良好的使用效果。
2.2 水力振荡实验装置的研究
我国对于水力振动法采油方面的研究起步较晚，这里笔者主要介绍21世纪以来国内水力振荡实验设备的发展。到了21世纪初的时候，人们一直致力于水力振荡设备的改进工作，在2001年吴永谦等人研制并开发了一种高强度的震动酸化技术，较早地将酸化和震动结合在一起，但是这种振动酸化技术振动次数有限而且工艺较为简单。2002年毛晶等人提出了一种解堵工艺，一种利用高压水旋转射流解除堵塞的技术。其原理是控制井下自振空化旋转射流装置的转速，使其产生空化噪声、高压水射流和高频振动水力波，从而达到实现物理解堵的目的。虽然国内的相关研究人员对水力振动实验装置的发展和改进工作付出了艰辛的努力，但是，我们目前的振动器设备仍然存在着一些或多或少的问题，比如说返修率比较高、作业效果不是很明显、耗用的成本比较高等，因此，在研究水力振动实验装置的这条道路上我们还是需要扩大研究的发展空间，需要做出更大的努力。
2.3 水力脉冲化学复合实验装置的研究
下面介绍一种水力脉冲化学复合工艺技术，作为一种新型技术，国外和国内在该项技术方面的投入都比较少。尤其是在该项技术的研究机理方面更是少之又少，因此在该技术的机理研究方面还有待我们去努力地完善。该技术在国内现场有过一些应用，取得了较为良好的经济效果。水力脉冲实验装置的展望
2.4 水力脉冲空化射流实验装置的发展方向
水力脉冲空化射流技术作为可应用于众多工业领域的新型高效技术，具有广阔的发展空间和极大的优越性。虽然国内外许多专家和学者对射流理论和空化效应进行了大量研究，并且在某些领域也取得了一定的有益成果,但是空化问题仍然被认为是当今未解决的科学难题之一，尤其在空化射流这方面的认识仍然需要进一步深入化的研究，目前还有一些重要问题需要探讨和研究。
3 水力振荡实验装置的展望
目前所有研究目的都是在与如何提高钻速等优点进行的,我们是通过验证水力振荡器是否具有提高钻速的优点，而没有进行水力振荡器有关参数上进行改变,或者参数之间在某种有效配合关系下能否得到有效发挥作用的研究。因此，这方面的研究必然是将来水力振荡器广泛使用之前必须经历的一个阶段。
3.1工具结构的优化
水力振荡器的重要结构是阀轴部分和动力部分。其中动力部分使用短螺杆马达,这样会使工具整体尺寸偏长。在螺杆马达的定子型腔内有它是转子在做平面型星运动，这样一来产生离心惯性力，从而造成工具的径向振动。在实际的操纵应用中，当钻具发生径向振动时可能会破坏钻孔的轨迹。为了优化工具的结构,可以考虑采用像短涡轮马达或者叶片马达的其他动力方式替代。
3.2振荡频率的优化
影响减摩效果的一个重要因素是振荡频率，对钻速优化研究起到关键性的作用的是研究它的的振荡频率。在一定范围内,减阻值随着振动频率的增加而增加。以下两点可以作为振荡频率研究的依据:(a)依据机械波的传播理论，当振荡频率增加时,振荡减摩效果会随着振荡波衰减的家居而随之降低;(b)由水力振荡器功能可知,水力振荡器可以有效地提高钻速，这意味着钻杆入井平均速度会提高。钻进速度的提高反而会降低反向振动时间,即在将静摩擦变为动摩擦的基础上继续降低摩阻的效果会不显著。
3.3稳定性和底层适应性
工具的工作状况不会随时间的变化而发生改变主要体现了其稳定性的特性,即持续工作的能力。水力振荡器在相同环境下的稳定性主要由阀的耐摩擦性能、动力部分耐高温能力、弹簧抗疲劳强度等体现。对阀的材料以及弹簧的材料研究是一个研究发展方向。
钻具的稳定性也与使用时的地层的特性有关系。目前，有关这方面还没有研究。
4 总结
这里笔者就从国内外的水力脉冲实验装置的研究背景出发，分别从三个方面对水力脉冲实验装置在储层改造中的研究展开了介绍，它们分别是水力脉冲空化射流钻井实验装置、水力振荡实验装置、水力脉冲化学复合实验装置。结合这三种类型的水力脉冲实验装置在储层改造中所起到的有益效果并对它们的发展未来做出了合理的展望。通过我总结前人在水力脉冲实验装置在储层改造中起到的良好作用，希望对我国石油工程中水力脉冲实验装置应用到储层改造的研究起到一定的启发和借鉴作用。
参考文献
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