本發(fā)明涉及石油工程中油氣井測試設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種油氣井測試用多孔油嘴。

背景技術(shù)：

油嘴是油氣井地面測試流程和生產(chǎn)流程的一個重要環(huán)節(jié)，油嘴沖蝕刺大、刺漏可能造成井控失控、設(shè)備損壞、環(huán)境污染等嚴(yán)重的后果。在復(fù)雜井測試地面流程中，為維持復(fù)雜井測試之間以及鉆臺總匯管之間的壓力平衡，一般都安裝有節(jié)流裝置——油嘴。一般的油氣井測試用油嘴，都由固定尺寸的油嘴套筒和帶有不同孔徑大小的油嘴內(nèi)芯構(gòu)成。一般情況油嘴內(nèi)芯為一等直徑通孔。當(dāng)油氣井放噴流體經(jīng)過油嘴閥門時，由于油嘴內(nèi)芯孔道截面積急劇縮小，出現(xiàn)流體節(jié)流效應(yīng)，流體流速增加，壓力升高，出現(xiàn)溫降現(xiàn)象，當(dāng)油嘴前后兩側(cè)壓力達(dá)到臨界壓差時，流經(jīng)油嘴的流體質(zhì)量流率不再增加，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，滿足了工業(yè)油氣井開發(fā)時穩(wěn)定節(jié)流的目的。

油氣井測試尤其是返排放噴過程中，返排流體復(fù)雜，往往是高壓氣流或者液流攜帶射孔碎屑、重泥漿、鉆塞碎屑、壓裂砂、地層出砂，高壓流體在地面管匯中高速流動，經(jīng)常由于沖蝕和磨蝕導(dǎo)致管匯(油嘴等)損壞，極端情況下，僅開井兩分鐘就能將油嘴“沖壞”，從而導(dǎo)致更換成本增加、地面流程敞噴，嚴(yán)重的導(dǎo)致地面流程失控產(chǎn)生井控風(fēng)險，從而造成周圍環(huán)境嚴(yán)重污染、設(shè)備損毀以及人員不安全隱患，也會導(dǎo)致工作制度失效、影響長期穩(wěn)產(chǎn)等。由于油嘴前后壓差大，天然氣會在節(jié)流后形成水合物堵塞油嘴。此外由于設(shè)計加工問題會出現(xiàn)油嘴內(nèi)芯脫落等情況。

工業(yè)上一般采用高硬度合金材料或陶瓷材料來抑制流體中砂粒對油嘴的沖蝕作用，或者采用多級油嘴來逐級降壓節(jié)流，并根據(jù)實際放噴量來采用不同的油嘴尺寸和多級油嘴間的降壓比例關(guān)系。但是采用多級油嘴勢必會增加整體地面工程的復(fù)雜程度及設(shè)備的占地面積。

由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗與實踐，提出一種油氣井測試用多孔油嘴，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種油氣井測試用多孔油嘴，克服了現(xiàn)有油嘴存在的易損壞、更換成本高且易造成環(huán)境污染、設(shè)備損傷及安全隱患高等問題，該油氣井測試用多孔油嘴實現(xiàn)了多孔射流，減少了沖蝕損傷，有效延長油嘴的使用壽命，避免環(huán)境污染和安全隱患。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種油氣井測試用多孔油嘴，實現(xiàn)了單一固定油嘴內(nèi)多個內(nèi)芯孔道并聯(lián)的節(jié)流特性，減少劇烈的節(jié)流后壓降、溫降，同時多孔射流能有效抑制節(jié)流后回流及氣蝕，具有較好的束流穩(wěn)流作用。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種油氣井測試用多孔油嘴，包括一中空的油嘴外套筒，所述油嘴外套筒的內(nèi)部固定密封設(shè)置有油嘴內(nèi)芯，所述油嘴內(nèi)芯中設(shè)置有多個上下貫通且平行設(shè)置的內(nèi)芯孔道。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，多個所述內(nèi)芯孔道的過流橫截面積之和與所述油嘴內(nèi)芯的外圓橫截面積的比值范圍是0.1至0.75。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述油嘴內(nèi)芯的外圓橫截面積與所述油嘴外套筒的外圓橫截面積的比值范圍是0.5至0.8。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述油嘴外套筒的內(nèi)壁下部設(shè)置有用于固定所述油嘴內(nèi)芯的第一臺階面，所述油嘴內(nèi)芯的外壁上設(shè)置有能與所述第一臺階面匹配抵靠定位的第二臺階面。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，多個所述內(nèi)芯孔道呈圓周形均布，各所述內(nèi)芯孔道的中心位于第一圓周上。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述第二臺階面至所述油嘴內(nèi)芯的底端面之間的距離大小與所述第一圓周直徑的比值范圍是0.5至1。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，多個所述內(nèi)芯孔道呈圓周形均布，所述油嘴內(nèi)芯上設(shè)置有一圈或兩圈所述內(nèi)芯孔道。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述油嘴內(nèi)芯的中心處設(shè)置一所述內(nèi)芯孔道。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，各所述內(nèi)芯孔道的橫截面為圓形或矩形。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述油嘴外套筒的外壁頂端設(shè)置有螺帽，所述油嘴外套筒的外壁上位于所述螺帽的下方設(shè)置有安裝螺紋段。

由上所述，本發(fā)明提供的油氣井測試用多孔油嘴，具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明的油氣井測試用多孔油嘴，在油嘴外套筒內(nèi)設(shè)置油嘴內(nèi)芯，油嘴內(nèi)芯中設(shè)置了根據(jù)臨界節(jié)流理論設(shè)計的多個上下貫通的小孔徑的內(nèi)芯孔道，由于小孔徑孔道的臨界流量及壓力較小，產(chǎn)生的溫降及沖蝕危害較小，多個小孔徑的內(nèi)芯孔道能夠形成多股臨界流體流動，與單級孔道相比，減小了制冷效應(yīng)及沖蝕損傷，減少了劇烈的節(jié)流后壓降和溫降，能夠抑制溫降導(dǎo)致天然氣水合物的生成及油嘴堵塞，同時多孔射流能有效抑制流體節(jié)流后回流和氣蝕，具有較好的束流穩(wěn)流作用，減少恢復(fù)段長度，有效地延長油嘴的使用壽命；

(2)本發(fā)明的油氣井測試用多孔油嘴是基于多孔并聯(lián)節(jié)流機理的固定節(jié)流油嘴，油嘴內(nèi)芯采用的多孔道結(jié)構(gòu)，能夠在同等過流面積情況下，減小對過流量的影響，實現(xiàn)了油嘴的節(jié)流效果；

(3)本發(fā)明的油氣井測試用多孔油嘴，其油嘴內(nèi)芯的多孔道結(jié)構(gòu)能夠在有限空間內(nèi)實現(xiàn)高節(jié)流壓差，能夠有效的替代多級油嘴的使用，減少占地面積，簡化了地面工程設(shè)備的復(fù)雜程度，并增強了設(shè)備可靠性，避免了環(huán)境污染和安全隱患；

(4)本發(fā)明的油氣井測試用多孔油嘴的內(nèi)芯臺階面避免油嘴內(nèi)芯在實際使用中脫落，同時油嘴下部進(jìn)行鍍層處理，減緩了流體對油嘴下部回流區(qū)沖蝕及氣蝕破壞。

附圖說明

以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中：

圖1：為本發(fā)明的油氣井測試用多孔油嘴的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2：為圖1中A-A處剖視圖。

圖中：

100、油氣井測試用多孔油嘴；

1、油嘴外套筒；11、第一臺階面；12、螺帽；13、安裝螺紋段；

2、油嘴內(nèi)芯；21、內(nèi)芯孔道；22、第二臺階面。

具體實施方式

為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖說明本發(fā)明的具體實施方式。

如圖1、圖2所示，本發(fā)明提供的油氣井測試用多孔油嘴100，包括一中空的油嘴外套筒1，油嘴外套筒1的內(nèi)部密封固定設(shè)置有油嘴內(nèi)芯2，油嘴內(nèi)芯2中設(shè)置有多個上下貫通且平行設(shè)置的內(nèi)芯孔道21。一般內(nèi)芯孔道21的頂端為入口端，內(nèi)芯孔道21的底端為出口端。內(nèi)芯孔道21直徑較小，并按照一定規(guī)律排布，在本實施方式中，多個內(nèi)芯孔道21的過流橫截面積之和與油嘴內(nèi)芯2的外圓橫截面積的比值范圍是0.1至0.75。油嘴內(nèi)芯2中設(shè)置了根據(jù)臨界節(jié)流理論設(shè)計的多個上下貫通的小孔徑的內(nèi)芯孔道21，由于小孔徑孔道的臨界流量及壓力較小，產(chǎn)生的溫降及沖蝕危害較小，多個小孔徑的內(nèi)芯孔道21能夠形成多股臨界流體流動，與單級孔道相比，減小了制冷效應(yīng)及沖蝕損傷，減少了劇烈的節(jié)流后壓降和溫降，能夠抑制溫降導(dǎo)致天然氣水合物的生成及油嘴堵塞，多孔射流能有效抑制流體節(jié)流后回流和氣蝕，具有較好的束流穩(wěn)流作用，減少恢復(fù)段長度，有效地延長油嘴的使用壽命；油嘴內(nèi)芯采用的多孔道結(jié)構(gòu)，能夠在同等過流面積情況下，減小對過流量的影響，實現(xiàn)了油嘴的節(jié)流效果；并且，油嘴內(nèi)芯的多孔道結(jié)構(gòu)能夠在有限空間內(nèi)實現(xiàn)高節(jié)流壓差，能夠有效的替代多級油嘴的使用，減少占地面積，簡化了地面工程設(shè)備的復(fù)雜程度，并增強了設(shè)備可靠性，避免了環(huán)境污染和安全隱患。

進(jìn)一步，如圖2所示，油嘴內(nèi)芯2的外圓橫截面積與油嘴外套筒1的外圓橫截面積的比值范圍是0.5至0.8，在本實施方式中，油嘴內(nèi)芯2為圓柱形結(jié)構(gòu)，油嘴外套筒1為圓管結(jié)構(gòu)，油嘴內(nèi)芯2的外圓直徑D2的平方與油嘴外套筒1外圓直徑D1的平方的比值范圍是0.5至0.8。

進(jìn)一步，如圖1、圖2所示，油嘴外套筒1的內(nèi)壁下部設(shè)置有用于固定油嘴內(nèi)芯2的第一臺階面11，油嘴內(nèi)芯2的外壁上設(shè)置有能與第一臺階面11匹配抵靠定位的第二臺階面22。相互匹配的第一臺階面11和第二臺階面22能實現(xiàn)油嘴內(nèi)芯2在油嘴外套筒1內(nèi)的軸向定位，避免使用過程中油嘴內(nèi)芯2自油嘴外套筒1中脫落。在本發(fā)明的一具體實施例中，多個內(nèi)芯孔道21呈圓周形均布，各內(nèi)芯孔道的中心位于第一圓周上，如圖1中所示，第一圓周的直徑為D3。第二臺階面22至油嘴內(nèi)芯2的底端面之間的距離L1大小與第一圓周直徑D3的比值范圍是0.5至1。

進(jìn)一步，如圖2所示，多個內(nèi)芯孔道21呈圓周形均布，也可以呈非圓周形均布，例如矩形、六邊形等，油嘴內(nèi)芯2上設(shè)置有一圈或兩圈內(nèi)芯孔道21。內(nèi)芯孔道21的布置方式及其孔徑與油嘴節(jié)流流量有一定的匹配關(guān)系，以滿足臨界流動的要求，即處理量相同，當(dāng)內(nèi)芯孔道21直徑和長度改變時，其過流面積與處理量的匹配關(guān)系也要發(fā)生變化。

進(jìn)一步，如圖1、圖2所示，在本發(fā)明的一具體實施例中，油嘴內(nèi)芯2的中心處設(shè)置一內(nèi)芯孔道21。油嘴內(nèi)芯2的中心處也可以不設(shè)置該內(nèi)芯孔道21。

進(jìn)一步，各內(nèi)芯孔道21的橫截面為圓形或矩形。

進(jìn)一步，如圖1所示，油嘴外套筒1的外壁頂端設(shè)置有螺帽12，油嘴外套筒1的外壁上位于螺帽12的下方設(shè)置有安裝螺紋段13。油氣井測試用多孔油嘴100通過安裝螺紋段13固定在鉆臺總匯管(現(xiàn)有技術(shù)，圖中未示出)上。

進(jìn)一步，為了長周期運行，內(nèi)芯孔道21的孔壁表面及噴出口處要做耐磨處理，或者整個油嘴內(nèi)芯2采用硬質(zhì)合金或陶瓷材料制造，油氣井測試用多孔油嘴100安裝于鉆臺總匯管上，其下部穿過鉆臺總匯管的側(cè)壁置于鉆臺總匯管的內(nèi)腔中，油氣井測試用多孔油嘴100的下部為流體回流區(qū)，油氣井測試用多孔油嘴100的下部一般進(jìn)行鍍層處理，減緩流體對油嘴下部回流區(qū)沖蝕及氣蝕破壞。

由上所述，本發(fā)明提供的油氣井測試用多孔油嘴，具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明的油氣井測試用多孔油嘴，在油嘴外套筒內(nèi)設(shè)置油嘴內(nèi)芯，油嘴內(nèi)芯中設(shè)置了根據(jù)臨界節(jié)流理論設(shè)計的多個上下貫通的小孔徑的內(nèi)芯孔道，由于小孔徑孔道的臨界流量及壓力較小，產(chǎn)生的溫降及沖蝕危害較小，多個小孔徑的內(nèi)芯孔道能夠形成多股臨界流體流動，與單級孔道相比，減小了制冷效應(yīng)及沖蝕損傷，減少了劇烈的節(jié)流后壓降和溫降，能夠抑制溫降導(dǎo)致天然氣水合物的生成及油嘴堵塞，同時多孔射流能有效抑制流體節(jié)流后回流和氣蝕，具有較好的束流穩(wěn)流作用，減少恢復(fù)段長度，有效地延長油嘴的使用壽命；

(2)本發(fā)明的油氣井測試用多孔油嘴是基于多孔并聯(lián)節(jié)流機理的固定節(jié)流油嘴，油嘴內(nèi)芯采用的多孔道結(jié)構(gòu)，能夠在同等過流面積情況下，減小對過流量的影響，實現(xiàn)了油嘴的節(jié)流效果；

(3)本發(fā)明的油氣井測試用多孔油嘴，其油嘴內(nèi)芯的多孔道結(jié)構(gòu)能夠在有限空間內(nèi)實現(xiàn)高節(jié)流壓差，能夠有效的替代多級油嘴的使用，減少占地面積，簡化了地面工程設(shè)備的復(fù)雜程度，并增強了設(shè)備可靠性，避免了環(huán)境污染和安全隱患；

(4)本發(fā)明的油氣井測試用多孔油嘴的內(nèi)芯臺階面避免油嘴內(nèi)芯在實際使用中脫落，同時油嘴下部進(jìn)行鍍層處理，減緩了流體對油嘴下部回流區(qū)沖蝕及氣蝕破壞。

以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實施方式，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。