完井作业中常用到连续油管水力喷砂射孔技术,借助连续油管可以节省普通油管上卸丝扣、油管吊装和搬运等作业时间,同时在井下工具定位的时候可以进行连续拖拽、不受工具长度和层间跨度的制约。而水力喷砂射孔技术能够形成深度较深、孔径较大的孔眼,且不会产生孔眼壁面压实污染带。但随着油气井的大量开发,开采井身深度不断增加,对于低渗透、特低渗透和薄储层,连续油管作业喷砂射孔器已经不能满足其更为恶劣的作业工况,随着作业的进行,喷嘴的射流性能和寿命都受到严重的影响。国内外学者针对喷嘴的工况与射流速度能做了大量研究,但多数只是对传统喷嘴的水力结构进行尺寸研究,利用简单的经验取值,以改变结构尺寸参数来获得更高的射流速度,提高破岩效率,但忽略了改变结构尺寸对喷嘴的射流密集性能也会有影响。因此,本文通过分析喷嘴在射流过程中的力学特性情况,提出了影响喷嘴射流性能的两项评价指标,再以数值优化方法与有限元仿真分析相结合,利用PIAnO集成优化平台中的参数化建模、试验设计和优化设计等技术,建立了喷嘴水力结构的优化流程,进一步提高喷嘴的射流性能。完成的工作内容如下:(1)建立了喷射器锥直型喷嘴射流过程有限元模型,分析了射流过程中喷嘴的力学特性和存在的能量损失,并确定了喷嘴性能指标与评价方法;(2)建立了喷射器锥直型喷嘴射流分析的参数化计算流程,利用试验设计方法,对各喷嘴水力结构参数进行了灵敏度分析,得到两项喷嘴性能与喷嘴水力结构参数之间的关系,缩小了设计变量取值范围,在此基础上完成锥直型喷嘴几何尺寸的多目标优化,获得了传统锥直型喷嘴的最优尺寸组合方案;(3)建立了喷射器新型双锥度直线型喷嘴有限元模型和射流仿真过程。然后同样对双锥度直线型喷嘴进行数值优化设计,对结构更为复杂的双锥度直线型喷嘴尺寸进行优化取值,寻找出最优的尺寸方案。本文研究为提高连续油管作业喷砂射孔器中喷嘴的射流性能提供了新的分析和优化方法,从提高射流性能出发,提出了一种新型双锥度喷嘴水力结构。对提高连续油管作业喷砂射孔器的射流性能和寿命具有指导意义。