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

背景技術(shù)：

油嘴是油氣井地面測(cè)試流程和生產(chǎn)流程的一個(gè)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(cè)試地面流程中，為維持復(fù)雜井測(cè)試之間以及鉆臺(tái)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(cè)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(guò)油嘴閥門時(shí)，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(shí)，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(kāi)發(fā)時(shí)穩(wěn)定節(jié)流的目的。

油氣井測(cè)試尤其是返排放噴過(guò)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(dòng)，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(kāi)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(xiǎn)，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(huì)導(dǎo)致工作制度失效、影響長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)等。由于油嘴前后壓差大，天然氣會(huì)在節(jié)流后形成水合物堵塞油嘴。此外由于設(shè)計(jì)加工問(wèn)題會(huì)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(lái)抑制流體中砂粒對(duì)油嘴的沖蝕作用，或者采用多級(jí)油嘴來(lái)逐級(jí)降壓節(jié)流，并根據(jù)實(shí)際放噴量來(lái)采用不同的油嘴尺寸和多級(jí)油嘴間的降壓比例關(guān)系。但是采用多級(jí)油嘴勢(shì)必會(huì)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(yàn)與實(shí)踐，提出一種油氣井測(cè)試用多孔油嘴，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種油氣井測(cè)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(wèn)題，該油氣井測(cè)試用多孔油嘴實(shí)現(xiàn)了多孔射流，減少了沖蝕損傷，有效延長(zhǎng)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(cè)試用多孔油嘴，實(shí)現(xiàn)了單一固定油嘴內(nèi)多個(gè)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(shí)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(shí)現(xiàn)的，一種油氣井測(cè)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(gè)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(shí)施方式中，多個(gè)所述內(nèi)芯孔道的過(guò)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(shí)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(shí)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(tái)階面，所述油嘴內(nèi)芯的外壁上設(shè)置有能與所述第一臺(tái)階面匹配抵靠定位的第二臺(tái)階面。

在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，多個(gè)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(shí)施方式中，所述第二臺(tái)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(shí)施方式中，多個(gè)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(shí)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(shí)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(shí)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(cè)試用多孔油嘴，具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明的油氣井測(cè)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(jì)的多個(gè)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(gè)小孔徑的內(nèi)芯孔道能夠形成多股臨界流體流動(dòng)，與單級(jí)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(shí)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(zhǎng)度，有效地延長(zhǎng)油嘴的使用壽命；

(2)本發(fā)明的油氣井測(cè)試用多孔油嘴是基于多孔并聯(lián)節(jié)流機(jī)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(guò)流面積情況下，減小對(duì)過(guò)流量的影響，實(shí)現(xiàn)了油嘴的節(jié)流效果；

(3)本發(fā)明的油氣井測(cè)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(shí)現(xiàn)高節(jié)流壓差，能夠有效的替代多級(jí)油嘴的使用，減少占地面積，簡(jiǎn)化了地面工程設(shè)備的復(fù)雜程度，并增強(qiáng)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(cè)試用多孔油嘴的內(nèi)芯臺(tái)階面避免油嘴內(nèi)芯在實(shí)際使用中脫落，同時(shí)油嘴下部進(jìn)行鍍層處理，減緩了流體對(duì)油嘴下部回流區(qū)沖蝕及氣蝕破壞。

附圖說(shuō)明

以下附圖僅旨在于對(duì)本發(fā)明做示意性說(shuō)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(cè)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(cè)試用多孔油嘴；

1、油嘴外套筒；11、第一臺(tái)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(tái)階面。

具體實(shí)施方式

為了對(duì)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(duì)照附圖說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

如圖1、圖2所示，本發(fā)明提供的油氣井測(cè)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(gè)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(shí)施方式中，多個(gè)內(nèi)芯孔道21的過(guò)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(jì)的多個(gè)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(gè)小孔徑的內(nèi)芯孔道21能夠形成多股臨界流體流動(dòng)，與單級(jí)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(zhǎng)度，有效地延長(zhǎng)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(guò)流面積情況下，減小對(duì)過(guò)流量的影響，實(shí)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(shí)現(xiàn)高節(jié)流壓差，能夠有效的替代多級(jí)油嘴的使用，減少占地面積，簡(jiǎn)化了地面工程設(shè)備的復(fù)雜程度，并增強(qiáng)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(shí)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(tái)階面11，油嘴內(nèi)芯2的外壁上設(shè)置有能與第一臺(tái)階面11匹配抵靠定位的第二臺(tái)階面22。相互匹配的第一臺(tái)階面11和第二臺(tái)階面22能實(shí)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(guò)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(shí)施例中，多個(gè)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(tái)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(gè)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(dòng)的要求，即處理量相同，當(dāng)內(nèi)芯孔道21直徑和長(zhǎng)度改變時(shí)，其過(guò)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(shí)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(cè)試用多孔油嘴100通過(guò)安裝螺紋段13固定在鉆臺(tái)總匯管(現(xiàn)有技術(shù)，圖中未示出)上。

進(jìn)一步，為了長(zhǎng)周期運(yùn)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(gè)油嘴內(nèi)芯2采用硬質(zhì)合金或陶瓷材料制造，油氣井測(cè)試用多孔油嘴100安裝于鉆臺(tái)總匯管上，其下部穿過(guò)鉆臺(tái)總匯管的側(cè)壁置于鉆臺(tái)總匯管的內(nèi)腔中，油氣井測(cè)試用多孔油嘴100的下部為流體回流區(qū)，油氣井測(cè)試用多孔油嘴100的下部一般進(jìn)行鍍層處理，減緩流體對(duì)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(cè)試用多孔油嘴，具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明的油氣井測(cè)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(jì)的多個(gè)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(gè)小孔徑的內(nèi)芯孔道能夠形成多股臨界流體流動(dòng)，與單級(jí)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(shí)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(zhǎng)度，有效地延長(zhǎng)油嘴的使用壽命；

(2)本發(fā)明的油氣井測(cè)試用多孔油嘴是基于多孔并聯(lián)節(jié)流機(jī)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(guò)流面積情況下，減小對(duì)過(guò)流量的影響，實(shí)現(xiàn)了油嘴的節(jié)流效果；

(3)本發(fā)明的油氣井測(cè)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(shí)現(xiàn)高節(jié)流壓差，能夠有效的替代多級(jí)油嘴的使用，減少占地面積，簡(jiǎn)化了地面工程設(shè)備的復(fù)雜程度，并增強(qiáng)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(cè)試用多孔油嘴的內(nèi)芯臺(tái)階面避免油嘴內(nèi)芯在實(shí)際使用中脫落，同時(shí)油嘴下部進(jìn)行鍍層處理，減緩了流體對(duì)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(shí)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。