一種旋流霧化噴頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及井下采氣領(lǐng)域，具體是指一種旋流霧化噴頭。
【背景技術(shù)】
[0002]在國內(nèi)多數(shù)氣井中都會不同程度的在井底出現(xiàn)積水，對于存在底水或是邊水的氣井，在開采過程中液氣比將逐漸增高，如果不及時調(diào)整液氣比或者井底積液不及時排除井口，這會導(dǎo)致氣井的正常生產(chǎn)，甚至將氣井淹死而導(dǎo)致停產(chǎn)，因此正確預(yù)測氣井在不同程度含液量下的舉升能力根據(jù)氣井的實(shí)際情況選擇合適氣井的排水采氣工藝具有重要的實(shí)際意義。
[0003]氣井井底剛開始出現(xiàn)少量積液時井筒內(nèi)的液體可以被氣體利用自身的上升力帶出井筒，氣井還能正常生產(chǎn)，這時氣井氣流的最流流速稱為氣井?dāng)y液臨界流速，對應(yīng)的氣體流量稱為氣井?dāng)y液臨界流量；當(dāng)井筒內(nèi)氣體的實(shí)際流速小于臨界流速時，氣流就不能將井內(nèi)液體利用自身的上升力帶出井口。而現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用直射噴嘴，液體經(jīng)過加壓后獲得較大的動能，經(jīng)過噴嘴后液體將以很大的速度噴射出去，在液體表面張力、粘性及空氣阻力相互作用下，液體由滴落、平滑流、波狀流向噴霧流逐漸轉(zhuǎn)變，最后方便實(shí)現(xiàn)氣液的兩相分離；但是由于直射噴嘴中排出的水流具有表面張力，因此在液體轉(zhuǎn)變?yōu)閲婌F流的過程中，需不斷向井下加壓才能滿足液體在噴射出時具有很高的速度與周圍空氣發(fā)生摩擦而分離霧化，然后井下的氣壓越高，采氣時所面臨的安全可靠度越低，極易引發(fā)安全事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種旋流霧化噴頭，方便氣液快速的自主上升排出井外，同時達(dá)到提高采氣安全可靠度的目的。
[0005]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種旋流霧化噴頭，包括噴嘴內(nèi)芯以及套設(shè)在噴嘴內(nèi)芯外的噴嘴外殼，噴嘴外殼的端部設(shè)有噴流孔，在所述噴嘴內(nèi)芯一端設(shè)置內(nèi)圓錐面，且所述內(nèi)圓錐面與噴嘴外殼的內(nèi)壁形成進(jìn)氣腔體，噴嘴內(nèi)芯另一端開有正對噴流孔的通孔，通孔內(nèi)壁上安裝有多個旋流葉片，且通孔與噴嘴內(nèi)芯的內(nèi)壁形成旋流腔體。將噴嘴固定在氣井的出氣端，當(dāng)氣井內(nèi)的氣液兩相混合物在井內(nèi)壓力的推動下開始上升，氣液混合物進(jìn)入到進(jìn)氣腔體內(nèi)后經(jīng)過內(nèi)圓錐面對其進(jìn)行體積壓縮，進(jìn)而提高氣液混合物的流動速度，在氣液混合物進(jìn)入旋流腔體時，流體與旋流葉片相互接觸，通過旋流葉片將流體帶動旋轉(zhuǎn)，最后利用旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將氣液混合物從噴流孔中甩出；
當(dāng)氣液混合物的流量很小時，離心力大于液體表面張力時，由噴流孔中甩出的為尺寸較大的大液滴，此時液體直接分裂成液滴；當(dāng)流量增大時，液體被旋轉(zhuǎn)分裂成數(shù)量較多的絲狀射流，液體的流態(tài)極不穩(wěn)定，液體離開旋轉(zhuǎn)葉片末端并由噴流孔噴出一段距離后，直接與空氣發(fā)生摩擦作用而分離成小液滴，形成絲狀分裂液滴，當(dāng)流量繼續(xù)增大時，液絲相互連接成液膜，隨著液膜向外擴(kuò)展成更薄的液膜，并以很高的速度與周圍的空氣發(fā)生摩擦而分離霧化，由薄膜狀分裂成液滴，使得在噴流孔噴出霧狀的氣液混合物，同時在正常使用的工作壓力下將氣井內(nèi)的氣液兩相抽取出，以方便后期的氣液分離工序。
[0006]進(jìn)一步地，所述噴嘴內(nèi)芯的端部設(shè)有環(huán)形凹槽，且所述旋流腔體通過圓孔與環(huán)形凹槽連通。環(huán)形凹槽與噴嘴外殼的內(nèi)壁之間形成環(huán)空，氣液混合物在即將通過旋流葉片時經(jīng)過圓孔進(jìn)入到環(huán)空內(nèi)，在一定程度上減弱了氣液混合物在旋流腔體靠近其內(nèi)壁部分的流層運(yùn)動速度，避免氣液混合物直接對旋流葉片造成沖擊，防止旋流葉片局部受損后影響流體的旋轉(zhuǎn)，提高噴流孔內(nèi)氣液混合物的霧化效果。
[0007]進(jìn)一步地，多個所述旋流葉片呈環(huán)形且陣列轉(zhuǎn)動設(shè)置在內(nèi)壁上，相鄰的兩個旋流葉片與通孔軸心所形成的夾角為α，且α為72°或是90°或是120°。針對旋流腔體內(nèi)的氣液混合物的流動速度，旋流葉片能夠隨液體的運(yùn)動而自由擺動，以調(diào)節(jié)液體離心力的大小和方向，進(jìn)而保證在噴流孔排出的氣液混合物位霧狀；并且作為優(yōu)選，將相鄰的兩個旋流葉片與通孔軸心所形成的夾角設(shè)置成72°或是90°或是120°，即采用3個或是4個又或是5個旋轉(zhuǎn)葉片轉(zhuǎn)動設(shè)置在通孔內(nèi)壁上，充分利用旋流葉片對流體的調(diào)節(jié)性能，保證高速運(yùn)動的流體在噴流孔內(nèi)形成霧狀小液滴，方便井上作用中氣液的分離以及井下氣液兩相的持續(xù)上升。
[0008]進(jìn)一步地，還包括開設(shè)在噴嘴外殼端部的擴(kuò)散孔，所述擴(kuò)散孔與噴流孔的出氣端連通。由噴流孔射出的霧狀液滴擴(kuò)散范圍較大，不利于井上作業(yè)對霧狀液滴的收集，與噴流孔連通的擴(kuò)散孔可對輻射噴出的霧狀液滴進(jìn)行收攏聚集，使之直接進(jìn)入井上裝置中的容納腔中。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
1、本發(fā)明當(dāng)流量繼續(xù)增大時，液絲相互連接成液膜，隨著液膜向外擴(kuò)展成更薄的液膜，并以很高的速度與周圍的空氣發(fā)生摩擦而分離霧化，由薄膜狀分裂成液滴，使得在噴流孔噴出霧狀的氣液混合物，同時在正常使用的工作壓力下將氣井內(nèi)的氣液兩相抽取出，以方便后期的氣液分離工序；
2、本發(fā)明的環(huán)形凹槽與噴嘴外殼的內(nèi)壁之間形成環(huán)空，氣液混合物在即將通過旋流葉片時經(jīng)過圓孔進(jìn)入到環(huán)空內(nèi)，在一定程度上減弱了氣液混合物在旋流腔體靠近其內(nèi)壁部分的流層運(yùn)動速度，避免氣液混合物直接對旋流葉片造成沖擊，防止旋流葉片局部受損后影響流體的旋轉(zhuǎn)，提高噴流孔內(nèi)氣液混合物的霧化效果；
3、本發(fā)明將相鄰的兩個旋流葉片與通孔軸心所形成的夾角設(shè)置成72°或是90°或是120°，即采用3個或是4個又或是5個旋轉(zhuǎn)葉片轉(zhuǎn)動設(shè)置在通孔內(nèi)壁上，充分利用旋流葉片對流體的調(diào)節(jié)性能，保證高速運(yùn)動的流體在噴流孔內(nèi)形成霧狀小液滴，方便井上作用中氣液的分離以及井下氣液兩相的持續(xù)上升。
【附圖說明】
[0010]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中:
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為噴嘴內(nèi)芯的截面圖；
圖3為喂■嘴外殼的結(jié)構(gòu)不意圖； 圖4為喂■嘴內(nèi)芯的結(jié)構(gòu)不意圖；<