本發(fā)明屬于采氣工程，具體涉及一種射流泵噴嘴和喉管組合計算方法和裝置。

背景技術：

1、致密氣藏高產液天然氣井(儲層壓力系數<1，日產液量>20方/天)由于產液量大，自身能量難以有效排液，易出現水淹關井。通過機械排采工藝輔助排液，是實現高產液氣井穩(wěn)定生產的重要技術手段，其中單管射流泵機械排采工藝，具有井下無電纜、無可動部件、排液排砂能力強、無故障運行周期長的特點，初步在鄂爾多盆地致密氣藏實現成功應用，具有較大的推廣應用潛力。射流泵工藝目前主要在油井使用，在致密氣、煤層氣、頁巖氣應用較少。

2、授權公告號為cn217380506u的中國實用新型專利申請公開了一種多口單井同心管射流泵采氣裝置，實現同一平臺的井組復產，進一步提高了生產效率；權公告號為cn210768720u的中國實用新型專利申請公開了一種同心管射流泵排水采氣井口裝置，通過優(yōu)化射流泵地面流程，提升地面流程連接效率；授權公告號為cn212614647u的中國實用新型專利申請公開了一種單管射流泵，將動力液直接輸入井下，保證氣井的連續(xù)生產，液體循環(huán)使用，降低成本。單管射流泵井下泵芯的噴嘴和喉管尺寸及其組合，對射流泵的排水采氣能力以及運行效率均具有明顯的影響，但上述現有技術主要集中在射流泵工具及工藝流程設計方面，不能給出射流泵最佳噴嘴和喉管組合，不能實現高產液氣井經濟高效生產。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種射流泵噴嘴和喉管組合計算方法和裝置，用以解決不能設置出射流泵最佳噴嘴和喉管組合，導致高產液氣井不能高效生產的問題。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種射流泵噴嘴和喉管組合計算方法，包括如下步驟：

3、1)設定射流泵參數，包括基礎參數和噴嘴尺寸初始值；

4、2)根據步驟1)中設定的參數計算射流泵的以下參數：氣水兩相最小氣蝕面積、無因次壓力比、無因次質量流量比、喉管尺寸以及喉管與噴嘴面積差值；

5、3)判斷喉管與噴嘴面積差值減去氣水兩相最小氣蝕面積的值是否大于設定值，若大于，則計算射流泵效率值并執(zhí)行步驟4)，射流泵效率值為射流泵無因次壓力比與無因次質量流量比的乘積；否則，改變噴嘴尺寸初始值重新執(zhí)行步驟2)至步驟3)；

6、4)改變噴嘴尺寸初始值重新執(zhí)行步驟2)至步驟3)，記錄每個噴嘴尺寸所對應的射流泵效率值并比較得到其中的最大值，最大射流泵效率值所對應的噴嘴尺寸和喉管尺寸即為最優(yōu)組合。

7、其有益效果為：針對現有技術不能設置出射流泵最佳噴嘴和喉管組合，導致高產液氣井不能高效生產，本發(fā)明通過改變噴嘴尺寸的初始值，計算射流泵的動力液注入壓力、混合液排出壓力、排量、氣水兩相最小氣蝕面積、無因次壓力比、無因次質量流量比、噴嘴喉管的面積比和喉管尺寸，從得到多組射流泵效率值，其中最大效率值所對應的噴嘴尺寸和喉管尺寸即為所需最優(yōu)結果。以實現天然氣井用射流泵工藝在最優(yōu)效率下運行，氣井產氣量與產液量到達最高，提升射流泵工藝應用效果，且本發(fā)明方法邏輯性強，便于轉化為計算機程序，實現快速循環(huán)迭代，達到提升工作效率，并設計出使射流泵運行效率最高的噴嘴喉管組合的目的。

8、進一步地，步驟1)中基礎參數包括日產氣量qg、日產液量ql和射流泵吸入口壓力ps，步驟2)中氣水兩相最小氣蝕面積計算公式是利用qg、ql和ps進行計算得到，計算公式如下：

9、

10、其中，acm為氣水兩相最小氣蝕面積，bg為地層壓力溫度下的氣體體積系數；bo為地層壓力溫度下的液體體積系數；s為吸入口壓力下的氣水混合物密度；w為含水率。

11、其有益效果為：氣水兩相最小氣蝕面積公式由氣油水三相最小氣蝕面積公式轉換得到，有利于得到氣水兩相介質的射流泵的相關參數，便于轉化為計算機程序，設計出使射流泵運行效率最高的噴嘴喉管組合。

12、進一步地，步驟1)中基礎參數包括產氣量qg，步驟2)中氣水兩相無因次質量流量比是利用qg計算得到，計算公式如下：

13、

14、其中，m為氣水兩相無因次質量流量比；bg為地層壓力溫度下的氣體體積系數；bo為地層壓力溫度下的液體體積系數；s為吸入口壓力下的氣水混合物密度；gn為動力液壓力梯度；qn為射流泵排量；fw為含水率。

15、其有益效果為：為后續(xù)計算噴嘴與喉管的面積比提供必要條件，以便設計出使射流泵運行效率最高的噴嘴喉管組合，用以提升射流泵工藝應用效果，實現快速循環(huán)迭代，達到提升工作效率。

16、進一步地，步驟1)中基礎參數包括射流泵吸入口壓力ps，步驟2)中射流泵無因次壓力比是利用ps計算得到，計算公式如下：

17、

18、其中，pn為射流泵動力液注入壓力；pd為射流泵混合液排出壓力；n為射流泵無因次壓力比。

19、其有益效果為：為后續(xù)計算噴嘴與喉管的面積比提供必要條件，以便設計出使射流泵運行效率最高的噴嘴喉管組合，用以提升射流泵工藝應用效果，實現快速循環(huán)迭代，達到提升工作效率。

20、進一步地，射流泵動力液注入壓力和射流泵排量的計算方法包括如下步驟：

21、①設置初始qn值；

22、②將qn值代入pn的計算公式計算出pn值，再將計算出的pn值代入qn的計算公式中計算出當前循環(huán)的qn值，若當前循環(huán)的qn值與上一循環(huán)的qn值的差值的絕對值小于設定的誤差值，則保留計算出的qn值與pn值；否則重新執(zhí)行步驟②，直至當前循環(huán)的qn值與上一循環(huán)的qn值的差值的絕對值小于設定的誤差值；

23、其中，pn的計算公式為：

24、

25、其中，pso為柱塞泵注入壓力；l為泵掛深度；pl為油管液柱重力；δp為油管液柱摩阻力；

26、n的計算公式為：

27、

28、其中，c為流量修正系數；ps為射流泵吸入口壓力；an為噴嘴面積；gn為動力液壓力梯度；

29、其增益效果為：是計算無因次質量流量比和無因次壓力比的必要參數，以便于計算射流泵的效率值，來判斷最優(yōu)噴嘴與喉管組合，提升射流泵工藝應用效果，提升工作效率。

30、進一步地，噴嘴尺寸為噴嘴直徑фn，喉管尺寸為喉管直徑фt。

31、進一步地，喉管直徑計算公式如下：

32、

33、其中，r為噴嘴與喉管的面積比，計算公式如下：

34、

35、其中，m為氣水兩相無因次質量流量比；n為射流泵無因次壓力比；kn為噴嘴損失系數；ktd為喉管和擴散管綜合損失系數。

36、其增益效果為：計算出喉管直徑以便于判斷最優(yōu)噴嘴與喉管組合，提升射流泵工藝應用效果，提升工作效率。

37、為解決上述技術問題，本發(fā)明還提供了一種射流泵噴嘴和喉管組合計算裝置，包括存儲器和處理器，處理器用于執(zhí)行存儲在存儲器中的計算機程序指令以實現上述介紹的一種射流泵噴嘴和喉管組合計算方法。

38、其有益效果為：該裝置保證了一種射流泵噴嘴和喉管組合計算方法的有效可靠執(zhí)行。