[实用新型]一种天然气井跨音速井下节流嘴

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种节流嘴，特别涉及一种天然气井跨音速井下节流嘴。

背景技术

在气田开发过程中，常用节流嘴控制压力。使用地面节流嘴在降压的过程中需要用加热炉对气流进行加热，以免气流由于压力降低、气体膨胀，天然气吸收热能，造成管线降温，导致管线冻堵，影响正常生产。

目前的井下节流技术是采用亚音速或音速节流嘴、利用地温的加热作用使节流后温度得到回升，防止了水合物的形成，降低了井筒压力。因此，现有的井下节流技术所采用的节流嘴按两种情况进行设计：一是流体通过节流嘴时尚未达到音速，即流体做亚音速流动，此时下游压力的降低值还没有达到临界流状态，下游压力和温度尚有进一步降低的空间；二是流体通过节流嘴时达到临界流动状态，此时流动受到“音障”限制，使下游压力和温度降低到极限，无法再降低。目前，几乎所有的研究者都倾向于按临界流动条件设计节流嘴，而此时下游压力的扰动无法传给上游，则下游压力的变化对气井产量没有影响，那么这时对气井的生产也无法调节，给气井管理也带来不利影响。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种天然气井跨音速井下节流嘴，具有结构合理、能突破音速限制的特点。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：一种天然气井跨音速井下节流嘴，包括一柱状的本体1，本体1的内腔由第一腔体2和第二腔体3构成，第一腔体2由曲线4绕本体1的中心线旋转构成，第二腔体3由扩张角为0.3°～3°的直线5绕本体1的中心线旋转构成，第一腔体2和第二腔体3的小端平滑相通。

第一腔体2的长度为与其光滑连接的油管6内径的1.5～5倍。

本实用新型的第一腔体2为收敛段，第二腔体3为扩张段，收敛段型面的变化采用高阶多项式，扩张段型面采用直线关系式。在收敛段使流体加速到均匀、平直的音速状态；在扩张段，实现流体在音速下继续加速到跨音速，不但使流速突破音速，压力继续下降，也使天然气中的饱和水充分凝析出来，有利于气流携液。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理图。

图2是本实用新型的使用状态图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作详细叙述。

参照图1，一种天然气井跨音速井下节流嘴，包括一柱状的本体1，本体1的内腔由第一腔体2和第二腔体3构成，第一腔体2由曲线4绕本体1的中心线旋转构成，第一腔体2为收敛段，型面的变化采用高阶多项式；第二腔体3由扩张角为0.3°～3°的直线5绕本体1的中心线旋转构成，第二腔体3为扩张段，型面采用直线关系式；第一腔体2和第二腔体3的小端平滑相通。

参照图2，本实用新型两端与油管6光滑连接，使流线均匀，第一腔体2的长度为油管6内径的1.5～5倍。

本实用新型的工作原理为：第一腔体2为收敛段，第二腔体3为扩张段，先将气流在本实用新型的收敛段内加速提高到音速，接着在扩张段内通过增大管径继续使流体加速，达到跨音速流动状态。此时下游压力的下降可不受音障限制，使压力降低到设计要求值，实现地面管线的低压输送。同时，温度的下降使天然气中的饱和水凝结成液滴，实现气水分离的目的。由于流体流速跨过音速，停留时间不到1毫秒，不需要添加水合物抑制剂。另外，速度的增大提高了气井的携液能力，有利于气流携液和排水采气。