喷射旋流节流器的制作方法

1.本技术涉及石油及天然气开发排水采气设备的领域，尤其是涉及喷射旋流节流器。


背景技术：

2.天然气井在采气过程中由于生产压力降低，当井筒内气体实际流速小于临界流速时,气流就不能将井内液体全部携出井口，导致部分地层水无法由生产管柱带出地面，最终造成气井水淹，剩余天然气无法采出，因此必须排出井底的积液。
3.现有技术中的排水采气工艺主要包括以下几种:泡沫排水采气工艺通过将井底积液转变为低密度易携带的泡沫状流体，提高气流携液能力，降低临界携液流量，达到排出井筒积液目的，具有施工简单，不影响气井正常生产的优势，该措施主要针对积液初期和积液中期的气井，仅适用于自喷能力较强、油管或者套管畅通、地层水与泡排剂配伍良好的气井。
4.速度管柱排水采气工艺是采用管径小于常规油管的连续油管作为生产管柱，依靠气井自身能量，提高气体流速，降低液体的滑脱效应，从而增强气井携液能力，具有一次性施工，无需后期维护的优势，但工艺较为复杂，施工成本较高。
5.柱塞排水采气工艺以柱塞作为气液分隔界面，有效防止气体上窜和液体滑脱，增加气举效率，具有排液效率高、自动化程度高、安全环保的技术特点，但后期维护成本较高。
6.气举排水采气工艺对产能较好的气井气举效果良好，能够达到恢复气井连续生产的效果，通过多次气举，可以有效排除井筒及地层中的积液，但对于产地层水和产能较低的气井气举无明显效果，只能作为诱喷复活手段。
7.针对上述中的相关技术，发明人认为存在气井生产中后期，采气的产层地层压力降低，排水效率低的缺陷。


技术实现要素：

8.为了实现气井内气压降低情况下使用气体将水排出的效果，本技术提供喷射旋流节流器。
9.本技术提供的喷射旋流节流器，采用如下的技术方案：
10.喷射旋流节流器，包括旋流喷射总成，用于与油管坐落短节固定连接；
11.节流件，与旋流喷射总成连接，引导气体和水的混合流体进入旋流喷射总成的孔道内，节流件的孔道直径小于旋流喷射总成与节流件连接部分的孔道直径；
12.喉管，固定于旋流喷射总成的孔道内，孔道横截面沿远离节流件方向减小至最小横截面后再逐渐增大，对经过节流件进入旋流喷射总成内的流体进行混合；
13.旋流发生器，固定于旋流喷射总成的孔道内且位于喉管背向节流件的一端，对经过喉管的流体进一步雾化。
14.通过采用上述技术方案，水和天然气经过节流件进入旋流喷射总成内，节流件控
制进入旋流喷射总成内的流体流量，且进入旋流喷射总成内的流体由于孔道直径变大产生紊流进行混合，流体经过喉管时水和气体进行混合，经过喉管的流体再进入旋流发生器进行加速、混合和雾化，液滴沉降速度远小于气流的上升速度，可以通过气井自身的上升气流带出井口，由于喉管的设置，能将水和天然气进行更为均匀的混合，提高了旋流发生器的雾化效果，保证天然气能带着水上升，保证了生产中后期，地层压力降低，或其他情况下气井气压为相对较低时，仍能通过天然气自身压力带着水上升。
15.优选的，所述喉管靠近节流件的一端距最小孔径处的距离小于喉管靠近旋流发生器的一端距最小孔径处的距离。
16.通过采用上述技术方案，进入喉管内的流体的流通孔道横截面变化更加急剧，流体中水和气体能更好的混合。
17.优选的，所述旋流喷射总成远离喷射管的一端设置有孔道横截面逐渐增大的扩压室。
18.通过采用上述技术方案，扩压室内混合流体的速度下降，压力上升；在扩压室内流体的部分动能转变为压力能，形成液滴的雾水可以通过气井自身的上升气流带出井口。
19.优选的，所述旋流喷射总成上连接有喷射管，喷射管用于与油管坐落短节固定。
20.通过采用上述技术方案，通过喷射管实现旋流喷射总成与油管坐落短节之间的固定连接，能在旋流喷射总成的外径较大时，保证旋流喷射总成与油管坐落短节之间的固定，旋流喷射总成的外径越大，扩压室能够增大的横截面面积越大。
21.优选的，所述旋流喷射总成上连接有喷射管，所述喷射管与旋流喷射总成螺纹连接，旋流喷射总成内侧设置有与旋流发生器接触抵压的限位面，喷射管、旋流发生器、喉管、旋流喷射总成依次抵压。
22.通过采用上述技术方案，将旋流发生器、喉管依次放入旋流喷射总成的孔道后，通过限位面和喷射管的设置，将喷射管与旋流喷射总成连接，实现旋流发生器、喉管的快速安装。
23.优选的，所述旋流喷射总成上连接有喷射管，所述喷射管孔道的横截面面积大于喉管孔道最小横截面面积，节流件连接于喷射管远离旋流喷射总成的一端。
24.通过采用上述技术方案，流体自节流件喷嘴进入喷射缓冲室后，流体在喷射管内存在涡流状态，水和天然气初步混合，节流件与喉管之间的间隔越大，流体在喷射管内的混合时间越长，提高初步混合的效果。
25.优选的，所述旋流发生器上构造有多个旋流孔。
26.通过采用上述技术方案，水在旋流孔内螺旋流动时雾化呈更小的水滴，与气体进一步混合，提高混合的均匀性，经过雾化后液滴沉降速度远小于气流的上升速度。
27.优选的，所述旋流喷射总成外侧设置有密封块，密封块用于旋流喷射总成与油管坐落短节之间的密封；
28.旋流喷射总成与喉管之间密封连接；
29.旋流喷射总成与旋流发生器之间密封连接。
30.通过采用上述技术方案，通过将旋流喷射总成与油管坐落短节、喉管、旋流发生器之间的连接处进行密封，保证流体通过喉管、旋流发生器、旋流喷射总成内的孔道流动，减少压力损失，避免产生水的堆积。
31.优选的，所述节流件为与旋流喷射总成可拆卸连接的喷嘴。
32.通过采用上述技术方案，根据不同管径选安装不同规格的喷嘴，调整进入旋流喷射总成内的流体流量。
33.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
34.1.水和天然气经过节流件进入旋流喷射总成内，节流件控制进入旋流喷射总成内的流体流量，且进入旋流喷射总成内的流体由于孔道直径变大产生紊流进行混合，流体经过喉管时水和气体进行混合，经过喉管的流体再进入旋流发生器进行加速、混合和雾化，液滴沉降速度远小于气流的上升速度，可以通过气井自身的上升气流带出井口，由于喉管的设置，能将水和天然气进行更为均匀的混合，提高了旋流发生器的雾化效果，保证天然气能带着水上升，保证了生产中后期，地层压力降低，或其他情况下气井气压为相对较低时，仍能通过天然气自身压力带着水上升；
35.2.将旋流发生器、喉管依次放入旋流喷射总成的孔道后，通过限位面和喷射管的设置，将喷射管与旋流喷射总成连接，实现旋流发生器、喉管的快速安装；
36.3.流体自节流件喷嘴进入喷射缓冲室后，流体在喷射管内存在涡流状态，水和天然气初步混合，节流件与喉管之间的间隔越大，流体在喷射管内的混合时间越长，提高初步混合的效果。
附图说明
37.图1是实施例的整体剖面结构示意图。
38.附图标记说明：1、油管坐落短节；2、旋流喷射总成；3、喉管；4、旋流发生器；5、密封块；6、扩压室；7、喷射管；8、卡瓦总成；9、节流件；10、喷射缓冲室；11、混合室；12、旋流喷射室。
具体实施方式
39.以下结合附图1对本技术作进一步详细说明。
40.本技术实施例公开喷射旋流节流器。
41.井底流体内含有水和从地层采出的天然气，但是水和天然气混合并不均匀，需要将水和天然气混合均匀后喷射形成雾状液滴，然后排出井口。针对气井生产中后期，产层地层压力降低，依靠气体自身压力能够将井筒内的水带出井筒，但是依靠气体自身的能量排水效率低，其原因是在气体带出水的过程中，气液并没有得到有效混合，气液上升过程中，由于气体上升速度快，水相对于气体是下降状态。在生产前期地层压力高，可以将水有效的带出井筒，但是在中后期产层地层压力降低，气体就不能有效的将水带出地面，排水效率低，水在井底会形成积液。
42.参照图1，喷射旋流节流器包括用于与油管上的油管坐落短节1固定连接的旋流喷射总成2，旋流喷射总成2上连接有喷射管7，喷射管7上可拆卸连接有节流件9，气体和水的混合态流体经过节流件9进入喷射管7内，旋流喷射总成2内沿流体流动方向依次设置有喉管3和旋流发生器4，喷射管7内的流体经过旋流喷射总成2，旋流喷射总成2内的喉管3将气体和水进一步混合，旋流发生器4对流体进一步混合和提高流体流速。
43.喷射管7的内侧孔道空间为喷射缓冲室10。喷射管7外侧固定设置有卡瓦总成8，卡
瓦总成8将喷射管7与油管坐落短节1固定连接，在其他一实施例中，卡瓦总成8与喷射管7螺纹连接，便于实现卡瓦总成8与喷射管7之间的拆卸。
44.节流件9为与喷射管7可拆卸连接的喷嘴，通过节流件9控制进入喷射管7内的流体流量，节流件9的孔道横截面小于喷射管7的孔道横截面。喷射管7一端内侧开设有用于与节流件9连接的内螺纹，根据要求，选用对应规格的节流件9与喷射管7连接，在其他一实施例中，节流件9与喷射管7之间通过卡簧连接固定。
45.喷射管7远离节流件9的一端外侧设置有外螺纹，喷射管7外侧套设有o型密封圈，喷射管7与旋流喷射总成2螺纹连接后，o型密封圈保持喷射管7旋流喷射总成2之间的密封。
46.旋流喷射总成2为管体，旋流喷射总成2用于与喷射管7连接的一端内侧设置台阶螺纹孔。旋流喷射总成2内侧一体设置有凸台，凸台朝向喷射管7的表面为限位面，旋流发生器4一端抵压于凸台，另一端与喉管3抵压，喉管3背向旋流发生器4的一端与喷射管7的端面抵压。在其他一实施例中，旋流喷射总成2内侧设置凹槽容纳喷射管7，凹槽底面为限位面。旋流喷射总成2内侧开设有两个分别与喉管3和旋流发生器4位置对应的内密封槽，内密封槽内设置有o型密封圈，喉管3和旋流发生器4分别通过o型密封圈与旋流喷射总成2内侧密封。
47.将旋流发生器4、喉管3依次经过旋流喷射总成2与喷射管7连接的一端放入旋流喷射总成2内，再将喷射管7与旋流喷射总成2螺纹连接，使喷射管7与喉管3抵压，实现旋流喷射总成2、旋流发生器4、喉管3、喷射管7之间的安装连接。
48.喉管3的孔道由一端向另一端逐渐减小后再逐渐增大，喉管3与喷射管7抵压的一端距最小孔径处的距离小于喉管3与旋流发生器4距最小孔径处的距离，喉管3的孔道空间称为混合室11，喉管3的孔道为平滑的弧形孔道，在其他一实施例中为漏斗形孔道。
49.旋流发生器4设有三个自下而上的旋流孔，旋流孔沿旋流发生器4周向间隔均布，旋流孔为贯穿旋流发生器4两端且螺旋上升的孔，在其他一实施例中设置有四个旋流孔。旋流发生器4的旋流孔形成的空间称为旋流喷射室12。
50.旋流喷射总成2内侧远离喷射管7的一端的孔道为沿远离旋流发生器4方向逐渐扩张的孔道，旋流喷射总成2远离喷射管7的孔道称为扩压室6，扩压室6位于旋流发生器4背向喉管3的一端。
51.为保证旋流喷射总成2与油管坐落短节1之间的密封连接，旋流喷射总成2外侧套设有密封块5，密封块5为环形橡胶块，密封块5外侧使用销钉与旋流喷射总成2连接固定，密封块5外周向间隔均匀设有四个销钉，销钉穿过密封块5后伸入旋流喷射总成2外侧开设的圆孔。密封块5外侧与油管坐落短节1内侧面接触压紧。
52.本技术实施例喷射旋流节流器的实施原理为：
53.喷射旋流节流器通过钢丝绳等作业方式下放在油管坐落短节1内，卡瓦总成8将喷射管7与油管坐落短节1内侧壁固定连接，流体自节流件9进入喷射缓冲室10后，由于喉管3孔径小于喷射管7孔径，流体在喷射缓冲室10内存在涡流状态，水和天然气初步混合；
54.流体从喷射管7流动进入喉管3，将水和天然气进行有效的混合；混合后的流体高速进入旋流发生器4，旋流发生器4使流体加速旋转上升形成的流体为气液混合雾化的液滴进入扩压室6；经过旋流发生器4雾化后液滴直径变小，液滴沉降速度远小于气流的上升速度，可以通过气井自身的上升气流带出井口；旋流发生器4使流体加速旋转上升，提高流体
临界流速的同时，有效的防止因为节流导致的喷射旋流节流器下、上端井筒积液问题；
55.由于扩压室6的孔道截面积逐渐扩大，混合流体的速度下降，压力上升；在扩压室6内流体的部分动能转变为压力能，形成液滴的水可以通过气井自身的上升气流带出井口，即，达到排水采气的目的，增加生产井的排液效率，达到气井高产稳产的效果。
56.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。