CN112627780A - 一种引射器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种引射器，包括引射气流体进口、被引射气流体进口、引射喷嘴、收缩腔、喉管和扩压管。其中，引射气流体进口与引射喷嘴连接，引射喷嘴上远离引射气流体进口的一端与收缩腔连接。被引射气流体进口与收缩腔连接。喉管两端分别与收缩腔和扩压管连接。喷嘴为缩颈结构。本发明提供的引射器能够提高引射过程中流体经喷嘴的流速和降低压力损失从而提高引射效率。

Description

一种引射器
技术领域
本发明属于产水气井生产装置技术领域，具体涉及一种引射器。
背景技术
多数气井开发至中后期，低压井、间歇井数量不断增加，井口压力较低，接近停产状态，无法有效外输。同时，因投产时间及生产制度差异性，依然存在部分高压高产井，仍保持较高压力。高压气井却需要节流降压后才能进入外输管线。针对井口低压气外输困难问题，通常采用引射器将低压气增压后进入气田集输管网外输。低压气增压后进入管网可以充分利用高压气井所生产天然气能量带动低压气井的生产与外输的方式。但是现有技术中，在产水气井井口引射工艺中存在气液两相时，存在引射器增压效果偏低问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够提高引射过程中流体经喷嘴的流速和降低压力损失从而提高引射效率的引射器。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种引射器，包括引射气流体进口、被引射气流体进口、引射喷嘴、收缩腔、喉管和扩压管。其中，引射气流体进口与引射喷嘴连接，引射喷嘴上远离引射气流体进口的一端与收缩腔连接。被引射气流体进口与收缩腔连接。喉管两端分别与收缩腔和扩压管连接。喷嘴为缩颈结构。
根据本发明的引射器，通过引射器流体进口引入高压气源，能够有效利用高压气源的压力能通过被引射气流体进口高压引射低压气的充分膨胀，被引射气流进气混合，达到压力能充分释放，被引射气流分步增压的目的。具体地，高压含液气体通过引射喷嘴后以确定速度射出，在射流作用下在收缩腔内形成低压腔，在紊动扩散作用及卷吸作用下通过被引射气流体进口吸入低压流体，两股不同压力的流体在喉管及收缩管内产生动量质量和能量交换，经扩压管工作流体速度减小，压力逐渐增加，经过引流管输出，达到混合增压的目的。另外，由于引射喷嘴采用缩颈结构，因此能够进一步确保不同气水比条件下气流混合充分，能够充分利用气体压缩后膨胀能和提高混合流体的速度从而提交引射效率。
对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。
根据本发明的引射器，在一个优选的实施方式中，缩颈结构为斜线。
斜线结构的缩颈结构，结构简单，加工制造方便，并且能够确保引射效果。
进一步地，在另一个优选的实施方式中，缩颈结构为光滑渐缩曲线。
光滑渐缩曲线的缩颈结构可以提高喷嘴出口的流动速度，提高引射效果。
具体地，在一个优选的实施方式中，渐缩曲线的参数由方程式(0～0.8)L:Y＝a1*X4-a2*X3+a3*X2-a4*X+a5确定。其中，L为引射喷嘴的长度，Y为渐缩曲线直径，X为喷嘴曲面投影到轴线上点至喷嘴出口的距离，参数a1、a2、a3、a4、和a5为依据不同气液比确定的常数。
通过上述方程式设计的喷嘴可以提高气体喷出流速分布，进而改善出口流速和形成负压区大小，提高引射器的引射效果。
具体地，在另一个优选的实施方式中，渐缩曲线的参数由方程式(0.8～1)L:Y＝a1*0.84-a2*0.83+a3*0.82-a4*0.8+a5确定。其中，L为引射喷嘴的长度，Y为渐缩曲线直径，X为喷嘴曲面投影到轴线上点至喷嘴出口的距离，参数a1、a2、a3、a4、和a5为依据不同气液比确定的常数。
通过上述方程式设计喷嘴的可以提高气体喷出流速分布，进而改善出口流速和形成负压区大小，提高引射器的引射效果。
进一步地，在一个优选的实施方式中，扩压管为渐扩线结构。
这种结构形式的扩压管，能够进一步确保有效降低工作流体速度和混合增压的目的，从而提高引射效率。
进一步地，在一个优选的实施方式中，渐扩线结构为非等倾角变化。
非等倾角变化的渐扩线结构能够充分利用流体动力学原理，最大限度提高喷嘴平均流动速度。
进一步地，在一个优选的实施方式中，渐扩线结构的角度由3度逐渐增加至3度～15度。
这种角度变化的变化范围，能够有效保证引射效果。
进一步地，在另一个优选的实施方式中，渐扩线结构的倾角增加幅度为1度每2cm。
这种尺寸设置形式能够有效满足渐扩线的角度变化范围，从而有效保证引射效果。
进一步地，在一个优选的实施方式中，根据本发明的引射气还包括引流管，引流管的其中一端与扩压管连接。通过设置引流管能够确保增压后的流体能够顺利进入气田集输管网外输。
相比现有技术，本发明的优点在于：能够提高引射过程中经喷嘴的流速和降低压力损失从而提高了引射效率。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1示意性显示了本发明实施例的引射器的整体结构；
图2示意性显示了本发明实施例的引射喷嘴的不同结构。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。
图1示意性显示了本发明实施例的引射器10的整体结构。图2示意性显示了本发明实施例的引射喷嘴3的不同结构。
如图1所示，本发明实施例的引射器10，包括引射气流体进口1、被引射气流体进口2、引射喷嘴3、收缩腔4、喉管5和扩压管6。其中，引射气流体进口1与引射喷嘴3连接，引射喷嘴3上远离引射气流体进口1的一端与收缩腔4连接。被引射气流体进口2与收缩腔4连接。喉管5两端分别与收缩腔4和扩压管6连接。引射喷嘴为缩颈结构。
根据本发明实施例的引射器，通过引射器流体进口引入高压气源，能够有效利用高压气源的压力能通过被引射气流体进口高压引射低压气的充分膨胀，被引射气流进气混合，达到压力能充分释放，被引射气流分步增压的目的。具体地，高压含液气体通过喷嘴后以确定速度射出，在射流作用下在收缩腔内形成低压腔，在紊动扩散作用及卷吸作用下通过被引射气流体进口吸入低压流体，两股不同压力的流体在喉管及收缩管内产生动量质量和能量交换，经扩压管工作流体速度减小，压力逐渐增加，经过引流管输出，达到混合增压的目的。另外，由于引射喷嘴采用缩颈结构，因此能够进一步确保不同气水比条件下气流混合充分，能够充分利用气体压缩后膨胀能和提高混合流体的速度从而提交引射效率。
如图2所示，本发明实施例的引射器10，在一个优选的实施方式中，缩颈结构为斜线。斜线结构的缩颈结构，结构简单，加工制造方便，并且能够确保引射效果。进一步地，在另一个优选的实施方式中，缩颈结构为光滑渐缩曲线。光滑渐缩曲线的缩颈结构可以提高喷嘴出口的流动速度，提高引射效果。具体地，在一个优选的实施方式中，渐缩曲线的参数由方程式(0～0.8)L:Y＝a1*X4-a2*X3+a3*X2-a4*X+a5和(0.8～1)L:Y＝a1*0.84-a2*0.83+a3*0.82-a4*0.8+a5确定。其中，L为引射喷嘴的长度，Y为渐缩曲线直径，X为喷嘴曲面投影到轴线上点至喷嘴出口的距离，参数a1、a2、a3、a4、和a5为依据不同气液比确定的常数。通过上述方程式设计喷嘴的可以提高气体喷出流速分布，进而改善出口流速和形成负压区大小，提高引射器的引射效果。当缩颈结构为斜线时，在上述方程式中，a1、a2、a3均为0。
优选地，在本实施例中，为了满足高压气源10MPa，气液比10000m3/m3,低压压力4MPa，气液比10000m3/m3,出口压力为4-5.5MPa条件下优化引射喷嘴的缩颈结构，其缩颈曲线由上述方程式确定，确定参照引射器流体中的气液比：当气液比GLR≥5000m3/m3时，a1为5.2691、a2为7.3561、a3为1.7164、a4为0.1069、a5为0.9977；当气液比GLR＜5000m3/m3时，a1为3.1751、a2为4.0031、a3为0.4914、a4为0.1864、a5为0.9973。
进一步地，如图1所示，在本实施例中，扩压管6为渐扩线结构。这种结构形式的扩压管，能够进一步确保有效降低工作流体速度和混合增压的目的，从而提高引射效率。优选地，在本实施例中，渐扩线结构为非等倾角变化。非等倾角变化的渐扩线结构能够充分利用流体动力学原理，最大限度提高喷嘴平均流动速度。
具体地，在本实施例中，渐扩线结构的角度由3度逐渐增加至3度～15度，倾角增加幅度根据气液比确定。这种角度变化的变化范围，能够有效保证引射效果。优选地，在本实施例中，渐扩线结构的倾角增加幅度为1度每2cm。这种尺寸设置形式能够有效满足渐扩线的角度变化范围，从而有效保证引射效果。
如图1所示，进一步地，在本实施例中，引射器10还包括引流管7，引流管7的其中一端与扩压管6连接。通过设置引流管能够确保增压后的流体能够顺利进入气田集输管网外输。
根据上述实施例，可见，本发明涉及的引射器，能够提高引射过程中经喷嘴的流速和降低压力损失从而提高了引射效率。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种引射器，其特征在于，包括引射气流体进口、被引射气流体进口、引射喷嘴、收缩腔、喉管和扩压管；其中，
所述引射气流体进口与引射喷嘴连接，所述引射喷嘴上远离所述引射气流体进口的一端与所述收缩腔连接；
所述被引射气流体进口与所述收缩腔连接；
所述喉管两端分别与所述收缩腔和所述扩压管连接；
所述引射喷嘴为缩颈结构。
2.根据权利要求1所述的引射器，其特征在于，所述缩颈结构为斜线。
3.根据权利要求1所述的引射器，其特征在于，所述缩颈结构为光滑渐缩曲线。
4.根据权利要求3所述的引射器，其特征在于，所述渐缩曲线的参数由方程式(0～0.8)L:Y＝a1*X4-a2*X3+a3*X2-a4*X+a5确定；其中，
L为引射喷嘴的长度，Y为渐缩曲线直径，X为喷嘴曲面投影到轴线上点至喷嘴出口的距离，参数a1、a2、a3、a4、和a5为依据不同气液比确定的常数。
5.根据权利要求3所述的引射器，其特征在于，所述渐缩曲线的参数由方程式(0.8～1)L:Y＝a1*0.84-a2*0.83+a3*0.82-a4*0.8+a5确定；其中，
L为引射喷嘴的长度，Y为渐缩曲线直径，X为喷嘴曲面投影到轴线上点至喷嘴出口的距离，参数a1、a2、a3、a4、和a5为依据不同气液比确定的常数。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的引射器，其特征在于，所述扩压管为渐扩线结构。
7.根据权利要求6所述的引射器，其特征在于，所述渐扩线结构为非等倾角变化。
8.根据权利要求7所述的引射器，其特征在于，所述渐扩线结构的角度由3度逐渐增加至3度～15度。
9.根据权利要求7或8所述的引射器，其特征在于，所述渐扩线结构的倾角增加幅度为1度每2cm。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的引射器，其特征在于，所述引射器还包括引流管，所述引流管的其中一端与所述扩压管连接。
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