异径气嘴

申健 赵宇新 魏瑞玲 袁晓贤 曹娟娟 张晓莉

1中原油田分公司采油院2中原油田分公司采油三厂

异径气嘴

申健1赵宇新1魏瑞玲1袁晓贤1曹娟娟2张晓莉1

1中原油田分公司采油院2中原油田分公司采油三厂

新型异径气嘴内部为阶梯状依次排列的圆柱形不同径空腔，分别为放大腔、振荡腔、喷射腔，在喷射腔的出口端加工有一个喷射角。当高压天然气流进入喷射腔时，在振荡腔的出口截面处产生自激压力激动，自激压力激动反馈回振荡腔时引起流体振动，使进入喷射腔内的天然气流形成振动的连续流，从而使天然气所携井液中的蜡质和水合物晶体无法在气嘴内析出聚集。使用普通气嘴时，平均检修、更换时间为30天；使用新型异径气嘴后，平均检修、更换时间为50天。

天然气井；蜡堵；水合物堵塞；异径气嘴；解堵

在天然气井开井生产过程中，井内高压天然气通过气嘴上的等径通孔进入生产管线。气嘴起到调节气井产量，控制生产压差，保持地层压力的作用。

天然气在生产过程中携带井液，井液以液滴的形式存在于天然气气体中。井液的成分比较复杂，有凝析油、游离水、洗井液残液、酸化（压裂）液残液。当高压天然气经过井口气嘴时，先是被压缩然后又急剧膨胀，这一过程伴随着温度、压力的急剧变化。天然气气体中携带的井液在温度、压力急剧变化的情况下或有蜡质析出，或有水合物形成，严重时会在井口气嘴或气嘴管线附近形成蜡堵或水合物堵塞，致使天然气井产量下降或停产。

为防止气嘴蜡堵或水合物堵塞，常用的解决方法有三种：一是定期关井检修、更换气嘴；二是在井口油嘴套外部缠绕电热带进行局部加热；三是往气井内定期注入水合物抑制剂。

以上三种方法在实施中都需要人工操作，消耗物料，并且施工过程中存在高压油气泄漏、电击、化学物品毒害等风险。

为了提高操作人员的安全性，减少物料消耗，中原油田采油院研制了一种新型异径气嘴。异径气嘴的工作原理：当天然气井中的高压天然气流通过异径气嘴时产生压力波动，压力波动作用于天然气气流，使流体产生振动。利用井内天然气自身能量改变流体的流动状态，使井液中蜡质和水合物晶体无法在气嘴处聚集，防止在生产过程中气嘴出现蜡堵或水合物堵塞的情况。

新型异径气嘴由圆柱体钢质短节加工而成，其外部一端加工有连接螺纹，另一端加工有紧固用台阶，中间加工有凸起的密封挡圈。气嘴内部为阶梯状依次排列的圆柱形不同径空腔，分别为放大腔、振荡腔、喷射腔，在喷射腔的出口端加工有一个喷射角。

在天然气井开井生产前，将异径气嘴安装在井口油嘴套内。开井生产时，高压天然气流通过异径气嘴内的放大腔进入振荡腔。当高压天然气流进入喷射腔时，在振荡腔的出口截面处产生自激压力激动，自激压力激动反馈回振荡腔时引起流体振动，使进入喷射腔的天然气流形成振动的连续流，从而使天然气所携井液中的蜡质和水合物晶体无法在气嘴内析出聚集。由于喷射腔的出口端有一个喷射角，使高压天然气所携井液在出口端喷出时能够形成雾化状态，防止井液中的蜡质和水合物晶体在气嘴附近聚集堵塞。

天然气井生产中使用普通气嘴时，平均检修、更换时间为30天；使用新型异径气嘴后，平均检修、更换时间为50天。采用异径气嘴可延长气井生产时间，减轻地层压力波动。

新型异径气嘴存在的缺点是在产出物含有凝析油的天然气井上使用时，延长气井生产时间的效果并不明显，其使用范围有局限性。今后需要研究该型气嘴的适应性，进一步改进气嘴结构，使其能够应用于不同类型天然气井的生产中。

（0393）4890458、xuelanshan1989@163.com

（栏目主持 樊韶华）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.1.061

申健：工程师，2005年毕业于中国石油大学石油工程专业，现在中原油田采油工程技术研究院工作。