CN111495670B - 一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置 - Google Patents

一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置，包括第二连接管和第一连接管，所述第二连接管和第一连接管的一端均固定有一个连接环，所述第一连接管的一侧设有第一输送管。本发明相较于传统的板孔节流装置，通过自励振荡的超声速气嘴，液滴经过脉冲激波提升雾化效果，且喷嘴出口为超声速状态，使得雾化后的气液两项物具有足够的动能克服重力，达到较好的气流举升性能，相较于其他排水采气方法或装置，自励超声速喷流雾化装置具有成本低、结构简单、无辅助机械或能源系统的优点，可长期布置井底用于提高采气效率，稳定性和可靠性高，同时还提高了管道连接的稳定性，有效地防止气体的泄露。

Description

一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置
技术领域
本发明涉及天然气技术领域，尤其涉及一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置。
背景技术
天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中，包括油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气等，也有少量出于煤层。它是优质燃料和化工原料，天然气主要用途是作燃料，可制造炭黑、化学药品和液化石油气，由天然气生产的丙烷、丁烷是现代工业的重要原料。天然气主要由气态低分子烃和非烃气体混合组成。
目前，在天然气开采过程中，井底压力和天然气流速随开采时间逐步降低，使得气藏产出水或凝析液不能随气流排出，而形成“气井积液”现象，影响了天然气开采的效率和产量，严重时导致气井停产，并且在进行气体传输时，容易发生管道连接不稳定的情况，造成气体泄露，为此，我们提出了一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置，包括第二连接管和第一连接管，所述第二连接管和第一连接管的一端均固定有一个连接环，所述第一连接管的一侧设有第一输送管，所述第二连接管的一侧设有第二输送管，所述第一输送管和第二输送管的一端均固定有另一个连接环，且同一侧的两个连接环为一组，同一组内的两个连接环之间可拆卸连接，所述第一连接管的另一端连接有旋流喷嘴，所述第二连接管的另一端连接有气嘴，且旋流喷嘴的一端连接在气嘴的一端，所述气嘴和旋流喷嘴的两侧均设有开口，且同一侧的两个开口为一组，同一组内的两个开口上共同固定有回流管。
优选地，两个回流管上均套设有固定环，两个固定环的两端均固定有安装板，同一侧的两个安装板为一组，同一组内其中一个安装板上设有第二通孔，且该组内另一个安装板上设有和第二通孔对应的螺纹盲孔，所述第二通孔内贯穿设有螺钉，所述螺钉的一端延伸至螺纹盲孔内。
优选地，同一组内的两个连接环之间共同设有密封垫，所述连接环上等间距设有多个第一通孔，所述密封垫上设有多个和第一通孔对应的第三通孔，同一侧的两个第一通孔和第三通孔为一组，同一组中其中一个第一通孔内贯穿设有螺栓，所述螺栓的一端贯穿第三通孔和另一个第一通孔并延伸至其中一个连接环的一侧，所述螺栓上螺纹套接有螺母。
优选地，所述第一输送管和第二输送管上均设有外螺纹，所述第一连接管和第二连接管内均设有和外螺纹对应的内螺纹，所述第一输送管的一端延伸至第一连接管，所述第二输送管的一端延伸至第二连接管，且两个外螺纹分别和两个内螺纹相互螺合。
优选地，所述气嘴和旋流喷嘴为一体成型。
优选地，所述第一通孔的数量为8-10个。
优选地，所述回流管的两端分别焊接在同一侧的两个开口上。
优选地，所述回流管采用聚乙烯材质制成。
优选地，所述气嘴的两侧均固定有两个限位板，且同一侧的两个限位板分别位于一个固定环的两侧。
优选地，所述第一输送管和第二输送管均采用碳素钢材质制成。
本发明中，在使用时，根据等熵流动流体力学理论，井底高压低速气流通过第二连接管流入到气嘴时，由于气嘴截面减小使得气流被压缩，气流速度不断被提高，在气嘴和旋流喷嘴的连接处达到临界状态，气流速度提升到当地声速，气嘴和旋流喷嘴的连接处的压力高于气嘴减缩段压力，气流在回流管内产生自励回流，使得气嘴和旋流喷嘴的连接处的临界状态气流产生自励振荡，处于振荡模态的临界气流经过旋流喷嘴时，气流被加速达到超声速状态，超声速气流的方向受振荡气流的干扰，而产生脉冲性激波和旋流模式，从而喷出旋流喷嘴，天然气中的气液两项混合物由于受到振荡超声速旋流的剪切和掺混作用，液相工质的粒径进一步被破碎减小，从而实现了自励超声速雾化作用，本发明相较于传统的板孔节流装置，通过自励振荡的超声速气嘴，液滴经过脉冲激波提升雾化效果，且喷嘴出口为超声速状态，使得雾化后的气液两项物具有足够的动能克服重力，达到较好的气流举升性能，相较于其他排水采气方法或装置，自励超声速喷流雾化装置具有成本低、结构简单、无辅助机械或能源系统的优点，可长期布置井底用于提高采气效率，稳定性和可靠性高，同时还提高了管道连接的稳定性，有效地防止气体的泄露。
附图说明
图1为本发明提出的一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置的连接状态图；
图2为本发明提出的一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置回流管的连接状态图；
图3为本发明提出的一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置的结构示意图；
图4为本发明提出的一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置固定环的结构示意图；
图5为本发明提出的一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置连接环的结构示意图；
图6为本发明提出的一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置气嘴和旋流喷嘴的连接状态图。
图中：1第一输送管、2连接环、3第一连接管、4回流管、5固定环、6安装板、7第二连接管、8第二输送管、9气嘴、10限位板、11旋流喷嘴、12螺钉、13内螺纹、14密封垫、15螺栓、16第一通孔、17开口、18螺母。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
参照图1、2、3、4、5、6，一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置,包括第二连接管7和第一连接管3，方便输送天然气，第二连接管7和第一连接管3的一端均固定有一个连接环2，第一连接管3的一侧设有第一输送管1，第二连接管7的一侧设有第二输送管8，第一输送管1和第二输送管8的一端均固定有另一个连接环2，且同一侧的两个连接环2为一组，同一组内的两个连接环2之间可拆卸连接，第一连接管3的另一端连接有旋流喷嘴11，第二连接管7的另一端连接有气嘴9，且旋流喷嘴11的一端连接在气嘴9的一端，便于调节天然气气流速度；
气嘴9和旋流喷嘴11的两侧均设有开口17，且同一侧的两个开口17为一组，同一组内的两个开口17上共同固定有回流管4,气嘴9和旋流喷嘴11为一体成型,回流管4的两端分别焊接在同一侧的两个开口17上,回流管4采用聚乙烯材质制成,第一输送管1和第二输送管8均采用碳素钢材质制成，在回流管4的作用下，方便产生脉冲性激波和旋流模式，从而提升雾化效果。
本发明中，两个回流管4上均套设有固定环5，两个固定环5的两端均固定有安装板6，同一侧的两个安装板6为一组，同一组内其中一个安装板6上设有第二通孔，且该组内另一个安装板6上设有和第二通孔对应的螺纹盲孔，第二通孔内贯穿设有螺钉12，螺钉12的一端延伸至螺纹盲孔内，便于安装,气嘴9的两侧均固定有两个限位板10，且同一侧的两个限位板10分别位于一个固定环5的两侧，方便提高固定环5的稳定性。
实施例2
参照图1、2、3、4、5、6，一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置,包括第二连接管7和第一连接管3，方便输送天然气，第二连接管7和第一连接管3的一端均固定有一个连接环2，第一连接管3的一侧设有第一输送管1，第二连接管7的一侧设有第二输送管8，第一输送管1和第二输送管8的一端均固定有另一个连接环2，且同一侧的两个连接环2为一组，同一组内的两个连接环2之间可拆卸连接，第一连接管3的另一端连接有旋流喷嘴11，第二连接管7的另一端连接有气嘴9，且旋流喷嘴11的一端连接在气嘴9的一端，便于调节天然气气流速度；
气嘴9和旋流喷嘴11的两侧均设有开口17，且同一侧的两个开口17为一组，同一组内的两个开口17上共同固定有回流管4,气嘴9和旋流喷嘴11为一体成型,回流管4的两端分别焊接在同一侧的两个开口17上,回流管4采用聚乙烯材质制成,第一输送管1和第二输送管8均采用碳素钢材质制成，在回流管4的作用下，方便产生脉冲性激波和旋流模式，从而提升雾化效果。
本发明中，两个回流管4上均套设有固定环5，两个固定环5的两端均固定有安装板6，同一侧的两个安装板6为一组，同一组内其中一个安装板6上设有第二通孔，且该组内另一个安装板6上设有和第二通孔对应的螺纹盲孔，第二通孔内贯穿设有螺钉12，螺钉12的一端延伸至螺纹盲孔内，便于安装,气嘴9的两侧均固定有两个限位板10，且同一侧的两个限位板10分别位于一个固定环5的两侧，方便提高固定环5的稳定性。
本发明中，同一组内的两个连接环2之间共同设有密封垫14，防止天然气泄露，连接环2上等间距设有多个第一通孔16，密封垫14上设有多个和第一通孔16对应的第三通孔，同一侧的两个第一通孔16和第三通孔为一组，同一组中其中一个第一通孔16内贯穿设有螺栓15，螺栓15的一端贯穿第三通孔和另一个第一通孔16并延伸至其中一个连接环2的一侧，螺栓15上螺纹套接有螺母18,第一通孔16的数量为8-10个，方便固定和拆卸，同时还提高了密封垫14的牢固性，与实施例1相比，本实施例能有效的防止天然气泄露，提高了安全性。
实施例3
参照图1、2、3、4、5、6，一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置,包括第二连接管7和第一连接管3，方便输送天然气，第二连接管7和第一连接管3的一端均固定有一个连接环2，第一连接管3的一侧设有第一输送管1，第二连接管7的一侧设有第二输送管8，第一输送管1和第二输送管8的一端均固定有另一个连接环2，且同一侧的两个连接环2为一组，同一组内的两个连接环2之间可拆卸连接，第一连接管3的另一端连接有旋流喷嘴11，第二连接管7的另一端连接有气嘴9，且旋流喷嘴11的一端连接在气嘴9的一端，便于调节天然气气流速度；
气嘴9和旋流喷嘴11的两侧均设有开口17，且同一侧的两个开口17为一组，同一组内的两个开口17上共同固定有回流管4,气嘴9和旋流喷嘴11为一体成型,回流管4的两端分别焊接在同一侧的两个开口17上,回流管4采用聚乙烯材质制成,第一输送管1和第二输送管8均采用碳素钢材质制成，在回流管4的作用下，方便产生脉冲性激波和旋流模式，从而提升雾化效果。
本发明中，两个回流管4上均套设有固定环5，两个固定环5的两端均固定有安装板6，同一侧的两个安装板6为一组，同一组内其中一个安装板6上设有第二通孔，且该组内另一个安装板6上设有和第二通孔对应的螺纹盲孔，第二通孔内贯穿设有螺钉12，螺钉12的一端延伸至螺纹盲孔内，便于安装,气嘴9的两侧均固定有两个限位板10，且同一侧的两个限位板10分别位于一个固定环5的两侧，方便提高固定环5的稳定性。
本发明中，第一输送管1和第二输送管8上均设有外螺纹，第一连接管3和第二连接管7内均设有和外螺纹对应的内螺纹13，第一输送管1的一端延伸至第一连接管3，第二输送管8的一端延伸至第二连接管7，且两个外螺纹分别和两个内螺纹13相互螺合，便于连接和拆卸，与实施例2相比，本实施例能根据需求快速安装和拆卸第一输送管1和第二输送管8，提高了安装和拆卸的效率，节省了时间。
本发明中，在使用时，根据等熵流动流体力学理论，井底高压低速气流通过第二连接管7流入到气嘴9时，由于气嘴9截面减小使得气流被压缩，气流速度不断被提高，在气嘴9和旋流喷嘴11的连接处达到临界状态，气流速度提升到当地声速，气嘴9和旋流喷嘴11的连接处的压力高于气嘴9减缩段压力，气流在回流管4内产生自励回流，使得气嘴9和旋流喷嘴11的连接处的临界状态气流产生自励振荡，处于振荡模态的临界气流经过旋流喷嘴11时，气流被加速达到超声速状态，超声速气流的方向受振荡气流的干扰，而产生脉冲性激波和旋流模式，从而喷出旋流喷嘴11，天然气中的气液两项混合物由于受到振荡超声速旋流的剪切和掺混作用，液相工质的粒径进一步被破碎减小，从而实现了自励超声速雾化作用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置，包括第二连接管(7)和第一连接管(3)，其特征在于：所述第二连接管(7)和第一连接管(3)的一端均固定有一个连接环(2)，所述第一连接管(3)的一侧设有第一输送管(1)，所述第二连接管(7)的一侧设有第二输送管(8)，所述第一输送管(1)和第二输送管(8)的一端均固定有另一个连接环(2)，且同一侧的两个连接环(2)为一组，同一组内的两个连接环(2)之间可拆卸连接，所述第一连接管(3)的另一端连接有旋流喷嘴(11)，所述第二连接管(7)的另一端连接有气嘴(9)，且旋流喷嘴(11)的一端连接在气嘴(9)的一端，所述气嘴(9)和旋流喷嘴(11)的两侧均设有开口(17)，且同一侧的两个开口(17)为一组，同一组内的两个开口(17)上共同固定有回流管(4)。
2.根据权利要求1所述的一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置，其特征在于，两个回流管(4)上均套设有固定环(5)，两个固定环(5)的两端均固定有安装板(6)，同一侧的两个安装板(6)为一组，同一组内其中一个安装板(6)上设有第二通孔，且该组内另一个安装板(6)上设有和第二通孔对应的螺纹盲孔，所述第二通孔内贯穿设有螺钉(12)，所述螺钉(12)的一端延伸至螺纹盲孔内。
3.根据权利要求1所述的一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置，其特征在于，同一组内的两个连接环(2)之间共同设有密封垫(14)，所述连接环(2)上等间距设有多个第一通孔(16)，所述密封垫(14)上设有多个和第一通孔(16)对应的第三通孔，同一侧的两个第一通孔(16)和第三通孔为一组，同一组中其中一个第一通孔(16)内贯穿设有螺栓(15)，所述螺栓(15)的一端贯穿第三通孔和另一个第一通孔(16)并延伸至其中一个连接环(2)的一侧，所述螺栓(15)上螺纹套接有螺母(18)。
4.根据权利要求1所述的一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置，其特征在于，所述第一输送管(1)和第二输送管(8)上均设有外螺纹，所述第一连接管(3)和第二连接管(7)内均设有和外螺纹对应的内螺纹(13)，所述第一输送管(1)的一端延伸至第一连接管(3)，所述第二输送管(8)的一端延伸至第二连接管(7)，且两个外螺纹分别和两个内螺纹(13)相互螺合。
5.根据权利要求1所述的一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置，其特征在于，所述气嘴(9)和旋流喷嘴(11)为一体成型。
6.根据权利要求3所述的一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置，其特征在于，所述第一通孔(16)的数量为8-10个。
7.根据权利要求1所述的一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置，其特征在于，所述回流管(4)的两端分别焊接在同一侧的两个开口(17)上。
8.根据权利要求1所述的一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置，其特征在于，所述回流管(4)采用聚乙烯材质制成。
9.根据权利要求2所述的一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置，其特征在于，所述气嘴(9)的两侧均固定有两个限位板(10)，且同一侧的两个限位板(10)分别位于一个固定环(5)的两侧。
10.根据权利要求2所述的一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置，其特征在于，所述第一输送管(1)和第二输送管(8)均采用碳素钢材质制成。
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