水刀研制成功井下解堵装置由过滤器、单向阀、扶正器、旋转控制器和自振空化射流喷嘴组成。自振射流直接冲人炮眼的水力脉冲和高频振荡波形。

    因射流直接冲人炮眼，因此能量集中，对炮眼处理深度可大大提高，最深可达600mm以上；通过改变射流压力、射流偏转角和控制器阻尼，可将旋转速度控制在10- 400r/min范围内，提高射流总功率；直接的水力脉冲冲击加上高频水力振荡和空化的热力及超声波，使炮眼和近井地层受到力学与物理的多种作用，效果将优于单一物理作用的处理措施，因此高压水旋转射流处理近井地层技术具有工艺简单、成本低、能量集中、处理深度大、效果显著等优点。

    1．适用范围和选井条件

    (1)地层渗透率较高，具有一定产能，确属近井带污染造成堵塞引起产量下降或停产的油水井；

    (2)地层污染堵塞又具有酸敏、水敏特性，不易实施酸化等其他措施的井；

    (3)油层薄、层段小、不易进行其他分层改造措施的井；

    (4)地层能量低，酸化后无法排液的井；

    (5)需调整油水井产出剖面及水井吸水剖面的井；

    (6)可作为酸化、压裂、注蒸汽、注聚合物、防砂等措施前的预处理，改善井下环境。

    2．施工设备和要求

    (1)作业机1台，400型水泥车2辆，15方水罐车2辆；

    (2)施工井应有井口自封装置，并有回水管线与回水池连接；

    (3)地面管汇中需要与400型水泥车配套的高压弯头、高压水龙带、三通等，并应清洗干净，连接密封良好；

    (4)根据油层深度和堵塞程度，地面泵压工作压力为l8～30MPa，流量为400L/min左右；

    (5)工作介质为清水，根据地层物性和堵塞情况可加入适量的防膨剂、解堵剂、黏土稳定剂等添加剂，以保证工作液与地层岩石及流体配伍，并保证解堵效果。

    3．施工工艺和方法

    (1)清水或活性水洗井，防膨液压井，起出井内管柱，探明砂面；

    (2)按射孔段深度和长度配好油管柱并清洗干净，从上到下依一级过滤器十单向阀十二级过滤器十扶正器十阻尼控制器十旋转喷头顺序连接完成高压水旋转射流施工管柱，并用油管送至射孔段顶部约Im处；

    (3)清水正洗井，洗净油管内的污垢和杂物；

    (4)按照上述要求配好处理液后，打开井口，自井口投球；打开单向阔，2台车并联，一档调压至15-30MPa，正循环打处理液；同时用作业机缓慢下放管柱（越慢越好），使解堵工具从上到下连续清洗射孔段炮眼，直至射孔段底部约Im处；然后缓慢提升油管，从下到上连续清洗炮眼直至射孔段顶部约Im处。这样反复清洗4-5趟；

    (5)处理完后，工具下至油层段下部，倒井口流程，清水大排量反循环洗井2-3周，排出炮眼内清洗掉的杂物；

    (6)起出全部管柱及清洗工具，按常规下泵或下注水管柱，开井生产。

    自1995年以来，在大庆、辽河、胜利、中原等10多个油田1000多口油井和注水井现场实验和应用，平均单井增油20%-30%，单井增注30%-130%，有效率90%以上，有效期90天以上，开辟了自振空化射流技术新的研究和应用领域。

  常规注水容易堵塞地层，造成欠注和有效期短，需停注后专门处理。科研人员在研究振动波在井筒中传播规律的基础上，提出自激波动注水的思想，利用自振空化射流强烈的压力振荡和空化噪声，在正常注水过程中，边注水边解除堵塞，提高注水量；同时将稳定压力注水变成波动注水，避免和减少机械杂质沉淀，稳定注水量，延长注水有效期。

    1．振动波随径向距离的变化规律

    试验14个测点不同频率段，其功率谱均方值随径向距离的衰减规律如图16 - 38所示。7-12kHz间信号功率谱幅值最大，说明3种振动源信号叠加后能量集中在该频段。对1测点，2-20kH。信号在1-110cm范围内随径向距离的增加，在0-10cm的距离段衰减较快，之后变化缓慢。即与注水喷嘴相近的油层段，低频波作用距离较远，llOcm处与套管壁相比，2- 20kHz间信号能量最大（流速llOm/s时）仅衰减16%。

    实验分析发现，各测点信号功率谱值随着径向距离的增加而逐渐减小，在近套管壁处信号衰减较快，随后减缓。

    2．振动波随轴向距离的变化规律

    试验14个近套管壁测点在不同流速下，2-4kHz、4-7kHz、7-12kHz、12-20kHz4个频率段功率谱随轴向距离变化规律，如图16 -39所示。功率谱信号随着轴向距离的增加而衰减，但在不同的频率段及不同的轴向距离段衰减速率不同。对低频段，信号随轴向距离衰减速率基本相同，但对7-20kHz的信号，在距喷嘴较近的一段距离内下降较快，远喷嘴处信号随轴向距离的增加变化平缓。振动波在套管内沿径向和轴向传播距离较远，分别达到100cm和600cm以上，能够满足实际注水工艺需要，可作为自激波动注水的振动源。

    3．自激波动注水器设计

    研制成功了自激波动注水器，由壳体、活塞、上接头、自振空化射流喷嘴4部分组成，结构简单，使用方便，可产生1. 3kHz压力波动，脉动幅度可达38%。这种配水器可与Y341系列分隔器配合使用，满足三层分注需要，可分注调配施工。活塞活动压力小于0. 5MPa，活塞密封压力大于20 MPa，单级最大日注水大于300m3。

  4．现场实验及效果分析

  该注水器在胜利、华北、江苏油田现场试验100多口。典型井（38059井）属坨21断块9单元，试验前91层注水状况逐步恶化，试验后注水状况得到改善，注水指示曲线逐步下移，说明该层注水状况得到了改善。统计结果表明，自激波动注水对因后期堵塞造成的地层吸水变差具有明显改善效果，平均注水压力下降13. 3%，平均日注水量增加33. 8%，注水周期延长4个月，实现边注水边改善注水状况，对一般注水井可延长注水有效期，水刀开辟了自振空化射流新的应用领域，实现了注水技术的突破性进展。