一种用于天然气井中积液雾化的回流式雾化器的制造方法
【技术领域】
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[0001]本发明属于多相流技术领域，尤其涉及一种用于天然气井中积液雾化的回流式雾化器。
【背景技术】
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[0002]在天然气开采过程中，随着开采时间的延续，气井井底压力和天然气流动速度逐渐降低，导致井底中的产出水或者凝析液不能随天然气气流携带一同排出气井，从而滞留在天然气井中。这些水等液体在很长一段时间无法排出的情况下，变在井底聚集，形成井底积液。
[0003]目前，国内外对于如何有效的解决气井积液问题，防止油气井在中后期因产气量不足，而被气井积液“压死”的现象进行了大量的研究。当今国内外的油气田中常用的排水采气技术繁多，许多已开发技术已经比较成熟，而且在油气井中为主要的排水采气技术，例如柱塞气举技术、泡沫排水采气技术、水利栗排水采气技术、器具排水采气技术、电潜栗排水采气技术、同心毛细管技术、热力方法处理凝析水技术、间歇开采方法、油管/环空交替控制法、注氮采气技术以及油管内接箍法。但是这些新的技术工艺中在实际操作应用中，存在着诸多不足:试用范围要求高，成本造价高，维护难度大等一系列问题。譬如采用泡沫排水技术时，虽然具有较多有点，然而在运行过程中需要定量定时的向井筒中添加排泡剂，排液能力不够强，并且，投入大量的资金在所购买的排泡剂中，增加了整体的运营成本。又例如新工艺中的球塞气举工艺，这种工艺对低压地产气井有很强的适应性，同是能够适应高气液比、高腐蚀性、出砂量大等复杂的油气井。由于柱塞依靠自身重力在液体中下落进行气举，但下行速度较慢，拍液量有限，因此不能够实现连续气举。同时，目前大部分排水采气工艺设备需要在运行前更换管柱，如电潜栗、柱塞、毛细管、机抽等，这不仅大幅提高气井成本，还要耽误气井的正常开采周期。
[0004]由此看来，现在普遍使用的排水采气方式还存在问题，有待改进与改善。
【发明内容】
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[0005]本发明的目的提供一种用于天然气井中积液雾化的回流式雾化器，通过雾化器结构上的优化，使井中积液雾化效率升高，提高排液能力。
[0006]为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的:
[0007]—种用于天然气井中积液雾化的回流式雾化器，包括回流式射流管筒体，该回流式射流管筒体内自下而上依次为喷嘴入口段、喷嘴喉管和回流式射流管内腔室;其中，
[0008]喷嘴入口段为由下至上线性减小型锥管，喷嘴喉管为直筒，回流式射流管内腔室为由下至上线性增大型锥管;在喷嘴喉管处的回流式射流管筒体筒壁上自下而上开设有若干与喷嘴喉管末端相连通的回流孔。
[0009]本发明进一步的改进在于，回流式射流管筒体筒壁上的回流孔自上而下开设有三排回流孔，每一排均包括等高度且对称设置的两个回流孔。
[0010]本发明进一步的改进在于，每一排的两个回流孔之间的夹角为180°。
[0011]本发明进一步的改进在于，每个回流孔的孔径为I?3mm。
[0012]本发明进一步的改进在于，位于最下端的回流孔外侧孔位于回流式射流管筒体外壁，与喷嘴喉管入口端位于同一截面;位于最下端的回流孔内侧孔位于回流式射流管筒体内侧壁，与喷嘴喉管出口端位于同一截面;三排回流孔以等高度排布，即回流孔单侧一组与回流式射流管筒体外壁夹角相同，回流孔单侧一组的外侧孔之间等距由下向上排布。
[0013]本发明进一步的改进在于，在喷嘴入口段处的回流式射流管筒体外壁上自下而上开设有若干密封槽，工作时，回流式雾化器设置在天然气井筒内，回流式雾化器与天然气井筒内壁之间留有回流环隙，且回流式雾化器与天然气井筒内壁之间通过设置在若干密封槽内的密封圈密封。
[0014]本发明进一步的改进在于，工作时，天然气与积液的混合气体以高速进入，在喷嘴入口段降压升速，在喷嘴喉管处达到临界速度，混合流体离开喷嘴喉管后扩压雾化;雾化流体中液颗粒冲击天然气井筒管壁形成液膜，雾化流体在回流式射流管内腔室中升压，将液膜卷携进入回流环隙，通过回流孔进入喷嘴喉道末端重新雾化。
[0015]本发明进一步的改进在于，喷嘴入口段的锥度为1:1.5?2;
[0016]喷嘴喉管的内径为I?3mm;
[0017]回流式射流管筒体的锥度为1:2?4;
[0018]回流式雾化器与天然气井筒内壁之间的回流环隙距离为I?2.5mm。
[0019]本发明与现有技术相比具有以下的优点和有益效果:
[0020]本发明提供的用于天然气井中积液雾化的回流式雾化器，工作时，气液混合段塞流体通过喷嘴入口段进行压缩行成超音速流体，在喉道中被挤压，于回流式射流管内腔室发生雾化现象。雾化流体经过回流式射流管内腔室升压升速，在排出雾化器后，一部分顺井筒排出，一部分在接触井筒壁面时附着于井筒壁面行成液膜，另一部分由井筒与雾化器间的回流环隙进入，卷携井筒壁面的液膜一同由回流管重新进入回流式射流管内腔室进行雾化。其中雾化流体在进入回流环隙后，由于存在对称回流孔使回流环隙内压力区域平衡，使进入回流式射流管内腔室中的回流流体不会对回流式射流管内腔室中的雾化流体产生强烈扰动，保证回流式射流管内腔室尾部雾化流体的压力梯度稳定。
[0021 ]其中进入雾化器的流体为高速气液混合流体，流形为段塞流，因此在某些时间，喷嘴喉管中存纯液段经过，高速液体经过喷嘴喉道后超过音速，在经过回流式射流管内腔室时，与顺排回流孔中回流的雾化流体充分混合，提高对于段塞流体的全时段雾化，提高了整体的雾化效率。
[0022]具体来说，本发明具有以下几点优点:
[0023]1、本发明针对段塞流的雾化。由于段塞流气液混合程度不高，在传统雾化器中，当液段进入雾化器很容易造成雾化不充分而影响后续的雾化效果。而本发明中回流孔的功能很好的解决了这一问题；
[0024]2、本发明能够解决初期雾化后，雾化器尾端产生积液使雾化效果大大降低的问题；
[0025]3、本发明回流式雾化器不存在运动部件，对于恶劣工况具有较强的适应能力；
[0026]4、本发明所使用的设备为井下设备，对地面环境要求较低，可适应各种地面环境；
[0027]5、本发明适应的下井深度大。给装置可以通过悬吊设备下放至井筒指定位置；
[0028]综上所述，本发明结构简单、紧凑，无需额外动力设备，安全性高，生产过程中无需维护，成本较低，节能环保。本发明采用超音速雾化排气为主要排除井筒积液的方法，并在此基础上解决传统雾化在使用一段时间后，雾化器上方产生积液使雾化失效的问题。该问题会导致井筒携液能力大幅下降，使井筒