油气井测试用多孔油嘴的制作方法

本实用新型涉及石油工程中油气井测试设备领域，尤其涉及一种油气井测试用多孔油嘴。

背景技术：

油嘴是油气井地面测试流程和生产流程的一个重要环节，油嘴冲蚀刺大、刺漏可能造成井控失控、设备损坏、环境污染等严重的后果。在复杂井测试地面流程中，为维持复杂井测试之间以及钻台总汇管之间的压力平衡，一般都安装有节流装置——油嘴。一般的油气井测试用油嘴，都由固定尺寸的油嘴套筒和带有不同孔径大小的油嘴内芯构成。一般情况油嘴内芯为一等直径通孔。当油气井放喷流体经过油嘴阀门时，由于油嘴内芯孔道截面积急剧缩小，出现流体节流效应，流体流速增加，压力升高，出现温降现象，当油嘴前后两侧压力达到临界压差时，流经油嘴的流体质量流率不再增加，达到稳定状态，满足了工业油气井开发时稳定节流的目的。

油气井测试尤其是返排放喷过程中，返排流体复杂，往往是高压气流或者液流携带射孔碎屑、重泥浆、钻塞碎屑、压裂砂、地层出砂，高压流体在地面管汇中高速流动，经常由于冲蚀和磨蚀导致管汇(油嘴等)损坏，极端情况下，仅开井两分钟就能将油嘴“冲坏”，从而导致更换成本增加、地面流程敞喷，严重的导致地面流程失控产生井控风险，从而造成周围环境严重污染、设备损毁以及人员不安全隐患，也会导致工作制度失效、影响长期稳产等。由于油嘴前后压差大，天然气会在节流后形成水合物堵塞油嘴。此外由于设计加工问题会出现油嘴内芯脱落等情况。

工业上一般采用高硬度合金材料或陶瓷材料来抑制流体中砂粒对油嘴的冲蚀作用，或者采用多级油嘴来逐级降压节流，并根据实际放喷量来采用不同的油嘴尺寸和多级油嘴间的降压比例关系。但是采用多级油嘴势必会增加整体地面工程的复杂程度及设备的占地面积。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种油气井测试用多孔油嘴，以克服现有技术的缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种油气井测试用多孔油嘴，克服了现有油嘴存在的易损坏、更换成本高且易造成环境污染、设备损伤及安全隐患高等问题，该油气井测试用多孔油嘴实现了多孔射流，减少了冲蚀损伤，有效延长油嘴的使用寿命，避免环境污染和安全隐患。

本实用新型的另一目的在于提供一种油气井测试用多孔油嘴，实现了单一固定油嘴内多个内芯孔道并联的节流特性，减少剧烈的节流后压降、温降，同时多孔射流能有效抑制节流后回流及气蚀，具有较好的束流稳流作用。

本实用新型的目的是这样实现的，一种油气井测试用多孔油嘴，包括一中空的油嘴外套筒，所述油嘴外套筒的内部固定密封设置有油嘴内芯，所述油嘴内芯中设置有多个上下贯通且平行设置的内芯孔道。

在本实用新型的一较佳实施方式中，多个所述内芯孔道的过流横截面积之和与所述油嘴内芯的外圆横截面积的比值范围是0.1至0.75。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述油嘴内芯的外圆横截面积与所述油嘴外套筒的外圆横截面积的比值范围是0.5至0.8。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述油嘴外套筒的内壁下部设置有用于固定所述油嘴内芯的第一台阶面，所述油嘴内芯的外壁上设置有能与所述第一台阶面匹配抵靠定位的第二台阶面。

在本实用新型的一较佳实施方式中，多个所述内芯孔道呈圆周形均布，各所述内芯孔道的中心位于第一圆周上。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第二台阶面至所述油嘴内芯的底端面之间的距离大小与所述第一圆周直径的比值范围是0.5至1。

在本实用新型的一较佳实施方式中，多个所述内芯孔道呈圆周形均布，所述油嘴内芯上设置有一圈或两圈所述内芯孔道。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述油嘴内芯的中心处设置一所述内芯孔道。

在本实用新型的一较佳实施方式中，各所述内芯孔道的横截面为圆形或矩形。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述油嘴外套筒的外壁顶端设置有螺帽，所述油嘴外套筒的外壁上位于所述螺帽的下方设置有安装螺纹段。

由上所述，本实用新型提供的油气井测试用多孔油嘴，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的油气井测试用多孔油嘴，在油嘴外套筒内设置油嘴内芯，油嘴内芯中设置了根据临界节流理论设计的多个上下贯通的小孔径的内芯孔道，由于小孔径孔道的临界流量及压力较小，产生的温降及冲蚀危害较小，多个小孔径的内芯孔道能够形成多股临界流体流动，与单级孔道相比，减小了制冷效应及冲蚀损伤，减少了剧烈的节流后压降和温降，能够抑制温降导致天然气水合物的生成及油嘴堵塞，同时多孔射流能有效抑制流体节流后回流和气蚀，具有较好的束流稳流作用，减少恢复段长度，有效地延长油嘴的使用寿命；

(2)本实用新型的油气井测试用多孔油嘴是基于多孔并联节流机理的固定节流油嘴，油嘴内芯采用的多孔道结构，能够在同等过流面积情况下，减小对过流量的影响，实现了油嘴的节流效果；

(3)本实用新型的油气井测试用多孔油嘴，其油嘴内芯的多孔道结构能够在有限空间内实现高节流压差，能够有效的替代多级油嘴的使用，减少占地面积，简化了地面工程设备的复杂程度，并增强了设备可靠性，避免了环境污染和安全隐患；

(4)本实用新型的油气井测试用多孔油嘴的内芯台阶面避免油嘴内芯在实际使用中脱落，同时油嘴下部进行镀层处理，减缓了流体对油嘴下部回流区冲蚀及气蚀破坏。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1：为本实用新型的油气井测试用多孔油嘴的结构示意图。

图2：为图1中A-A处剖视图。

图中：

100、油气井测试用多孔油嘴；

1、油嘴外套筒；11、第一台阶面；12、螺帽；13、安装螺纹段；

2、油嘴内芯；21、内芯孔道；22、第二台阶面。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1、图2所示，本实用新型提供的油气井测试用多孔油嘴100，包括一中空的油嘴外套筒1，油嘴外套筒1的内部密封固定设置有油嘴内芯2，油嘴内芯2中设置有多个上下贯通且平行设置的内芯孔道21。一般内芯孔道21的顶端为入口端，内芯孔道21的底端为出口端。内芯孔道21直径较小，并按照一定规律排布，在本实施方式中，多个内芯孔道21的过流横截面积之和与油嘴内芯2的外圆横截面积的比值范围是0.1至0.75。油嘴内芯2中设置了根据临界节流理论设计的多个上下贯通的小孔径的内芯孔道21，由于小孔径孔道的临界流量及压力较小，产生的温降及冲蚀危害较小，多个小孔径的内芯孔道21能够形成多股临界流体流动，与单级孔道相比，减小了制冷效应及冲蚀损伤，减少了剧烈的节流后压降和温降，能够抑制温降导致天然气水合物的生成及油嘴堵塞，多孔射流能有效抑制流体节流后回流和气蚀，具有较好的束流稳流作用，减少恢复段长度，有效地延长油嘴的使用寿命；油嘴内芯采用的多孔道结构，能够在同等过流面积情况下，减小对过流量的影响，实现了油嘴的节流效果；并且，油嘴内芯的多孔道结构能够在有限空间内实现高节流压差，能够有效的替代多级油嘴的使用，减少占地面积，简化了地面工程设备的复杂程度，并增强了设备可靠性，避免了环境污染和安全隐患。

进一步，如图2所示，油嘴内芯2的外圆横截面积与油嘴外套筒1的外圆横截面积的比值范围是0.5至0.8，在本实施方式中，油嘴内芯2为圆柱形结构，油嘴外套筒1为圆管结构，油嘴内芯2的外圆直径D2的平方与油嘴外套筒1外圆直径D1的平方的比值范围是0.5至0.8。

进一步，如图1、图2所示，油嘴外套筒1的内壁下部设置有用于固定油嘴内芯2的第一台阶面11，油嘴内芯2的外壁上设置有能与第一台阶面11匹配抵靠定位的第二台阶面22。相互匹配的第一台阶面11和第二台阶面22能实现油嘴内芯2在油嘴外套筒1内的轴向定位，避免使用过程中油嘴内芯2自油嘴外套筒1中脱落。在本实用新型的一具体实施例中，多个内芯孔道21呈圆周形均布，各内芯孔道的中心位于第一圆周上，如图1中所示，第一圆周的直径为D3。第二台阶面22至油嘴内芯2的底端面之间的距离L1大小与第一圆周直径D3的比值范围是0.5至1。

进一步，如图2所示，多个内芯孔道21呈圆周形均布，也可以呈非圆周形均布，例如矩形、六边形等，油嘴内芯2上设置有一圈或两圈内芯孔道21。内芯孔道21的布置方式及其孔径与油嘴节流流量有一定的匹配关系，以满足临界流动的要求，即处理量相同，当内芯孔道21直径和长度改变时，其过流面积与处理量的匹配关系也要发生变化。

进一步，如图1、图2所示，在本实用新型的一具体实施例中，油嘴内芯2的中心处设置一内芯孔道21。油嘴内芯2的中心处也可以不设置该内芯孔道21。

进一步，各内芯孔道21的横截面为圆形或矩形。

进一步，如图1所示，油嘴外套筒1的外壁顶端设置有螺帽12，油嘴外套筒1的外壁上位于螺帽12的下方设置有安装螺纹段13。油气井测试用多孔油嘴100通过安装螺纹段13固定在钻台总汇管(现有技术，图中未示出)上。

进一步，为了长周期运行，内芯孔道21的孔壁表面及喷出口处要做耐磨处理，或者整个油嘴内芯2采用硬质合金或陶瓷材料制造，油气井测试用多孔油嘴100安装于钻台总汇管上，其下部穿过钻台总汇管的侧壁置于钻台总汇管的内腔中，油气井测试用多孔油嘴100的下部为流体回流区，油气井测试用多孔油嘴100的下部一般进行镀层处理，减缓流体对油嘴下部回流区冲蚀及气蚀破坏。

由上所述，本实用新型提供的油气井测试用多孔油嘴，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的油气井测试用多孔油嘴，在油嘴外套筒内设置油嘴内芯，油嘴内芯中设置了根据临界节流理论设计的多个上下贯通的小孔径的内芯孔道，由于小孔径孔道的临界流量及压力较小，产生的温降及冲蚀危害较小，多个小孔径的内芯孔道能够形成多股临界流体流动，与单级孔道相比，减小了制冷效应及冲蚀损伤，减少了剧烈的节流后压降和温降，能够抑制温降导致天然气水合物的生成及油嘴堵塞，同时多孔射流能有效抑制流体节流后回流和气蚀，具有较好的束流稳流作用，减少恢复段长度，有效地延长油嘴的使用寿命；

(2)本实用新型的油气井测试用多孔油嘴是基于多孔并联节流机理的固定节流油嘴，油嘴内芯采用的多孔道结构，能够在同等过流面积情况下，减小对过流量的影响，实现了油嘴的节流效果；

(3)本实用新型的油气井测试用多孔油嘴，其油嘴内芯的多孔道结构能够在有限空间内实现高节流压差，能够有效的替代多级油嘴的使用，减少占地面积，简化了地面工程设备的复杂程度，并增强了设备可靠性，避免了环境污染和安全隐患；

(4)本实用新型的油气井测试用多孔油嘴的内芯台阶面避免油嘴内芯在实际使用中脱落，同时油嘴下部进行镀层处理，减缓了流体对油嘴下部回流区冲蚀及气蚀破坏。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。