彭可文，田守嶒，李根生，黄中伟，杨睿月，郭肇权

（中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249）

0 引言

自振空化射流技术利用瞬态流和水声学原理调制射流流场，使射流剪切涡脱落、演化，发展成为大尺度涡环结构，诱导空化的发生[1]。由此形成的空化气泡在流场中发生剧烈溃灭，释放高温高压冲击波，能大幅提高射流的冲蚀性能[2]。该技术已在油田钻井[3-4]、地层解堵[5]、岩盐造腔[6]、自激波动注水[7]等方面得到了广泛应用，并形成了系列配套工具[8]。现场使用效果表明，该技术能使钻井平均机械钻速提高40.7%[9]，用于解堵可使岩心渗透率提高 45%以上[10]，体现了其优良的处理效果。然而，前人对该技术的研究侧重于自振喷嘴的研制、冲蚀性能的对比分析及应用参数的优化。对于自振射流流场中空泡溃灭的微观过程缺乏了解，空泡溃灭强度受水力参数和钻井液性能影响的规律也尚不清楚。而这些问题对于了解空化效应提高射流冲蚀性能的作用机理、预测不同工况下空化射流破岩能力等都具有重要意义。本文从空泡动力学角度对此进行探讨，以期能进一步夯实自振空化射流技术的理论基础，并为提升该技术在现场的应用效果提供理论指导。

1 空泡动力学计算模型

1.1 空泡动力学方程

空化气泡在射流流场中受到流场压力的影响，其体积会发生变化。采用 Keller-Miksis方程来描述空泡半径随周围流场瞬态压力变化的规律[11]：

该方程假设空泡在压缩和膨胀过程中保持球形，考虑了液体密度、黏度、表面张力及可压缩性的影响。……