CN208123131U - 一种多功能静态引射装置 - Google Patents
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Abstract
一种多功能静态引射装置，属于利用高压流体引射低压流体的技术领域。这种多功能静态引射器通过增加低压流体股数的方式增加低压流体入口的压力等级数量，减少低压流体入口处的能量损失，提高非常规天然气的集输效率，降低集输成本。通过轴向流动和旋流使不同流体在混合时实现了轴向和环向的动量交换，与传统引射器单一方向动量交换相比，流体的混合效果更好。静态旋流叶片自身的形状使流经其的轴向流动流体自身产生旋流，无需外加辅助动力提供装置，而且通过更换不同旋流叶片可以实现自身性能的调整。为满足更多工况的需求，引射器自身可以通过管路和部件的调整，切换至传统速度型引射或旋流型引射完成对单股流体的引射。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种多功能静态引射装置，属于利用高压流体引射低压流体的技术领域。
背景技术
煤层气、页岩气等非常规天然气，其开发利用既能产生巨大的经济效益，还有利于安全和环境保护，但也具有一定的瓶颈难题。目前，我国大部分煤层气单井产气量较小，而页岩气气井气量较大但衰减较快。据统计，数百口、上千口井规模的区块，单井平均日产量低于800立方米，甚至低于500立方米。有的区块气井初期产量较高，但在1-3年内，单井平均日产量下降到只有几百立方米。由于快速衰减区块和低产区块在已经开发阶段的非常规天然气区块中占比大，能否合理利用不同气井自身的压力能实现非常规天然气的高效集输，是制约该产业的关键问题。
传统引射器属于速度型引射，依靠高速流动的流体压力低的特点实现单股高压流体抽吸单股低压流体的目的，适用工况范围较小，需要针对不同井口的实际工况设计相应的引射器，这对单井产量小的非常规天然气来说无疑增加了开采成本，无法满足低成本开发的需求。利用单台引射器对多个低压井口的非常规天然气进行集输，由于不同低压气井之间压力存在较大差异，只能针对压力等级最低的井口进行集输管路的设计，其余气井由于压力高于集输管路压力等级，在入口造成的能量损失较大，无法实现高效集输。因此，传统引射器在煤层气和页岩气等非常规天然气集输领域规模化使用受到了限制。
专利号为2015102865890的动态强旋流引射器专利，提出依靠旋流形成的低压实现抽吸单股低压气体的功能。专利号为201710278955.7的环缝引射器专利，依靠圆环状高速气流形成的真空环境实现抽吸单股低压气体的功能。这些引射装置的核心都是利用单股高压流体引射单股低压流体，无法考虑不同压力等级集输气体自身压力能的合理利用，造成一定的能量损失。虽然通过串联多个引射装置可解决该问题，但设备和管路复杂、成本上升，不能满足非常规天然气的低成本集输的需要，因此，研发单股高压流体引射多股低压流体的多功能引射装置具有较好的应用价值。
发明内容
本实用新型一种多功能静态引射装置，在保留传统静态引射器对单股流体的引射功能的前提下，对压力等级不同的低压流体采用压力分级的方法，使不同压力的低压流体通过对应其压力等级的集输管路进入设备，可避免低压流体流经集输管路时由于自身压力高于管路压力等级造成的压力能损失，提高非常规天然气的集输效率，降低引射装置的开发成本。多股压力等级不同的低压流体被一股高压流体或其与低压流体的混合流体的轴向高速流动和高速旋流形成的低压区吸入设备并进行能量交换，实现单股高压流体引射多股低压流体的功能。该多功能静态引射装置单台设备可实现多台传统引射器并联的功能，避免了多种压力等级气体引射过程中的管路工艺复杂、设备费用高，占地面积大等问题，具有较好的应用价值。
另外，当该装置只开启其中一个低压进口时，便相当于传统引射器单股流体引射单股流体的方案，具有一机多用的功能。
本实用新型采用的技术方案是：一种多功能静态引射装置,它包括尾部收缩段、喉部管和扩压段，其特征是：它还包括高压入口段、一级收缩段和一级混合段，二级收缩段和二级混合段等多级收缩段和混合段，所述高压入口段、各级收缩段与混合段、尾部收缩段、喉部管和扩压段依次同轴密封连接，构成引射装置的主体；在一级混合段外设有与主体相通的一级斜向低压进气管，在二级混合段外设有与主体相通的二级斜向低压进气管，在主体内设有轴向低压进气管和静态旋流叶片；各级收缩段的内径沿轴向逐渐减小，各级斜向低压进气管设置在紧靠对应各级收缩段的小内径出口处，静态旋流叶片设置在末级混合段的末端，轴向低压进气管的出口端设置在末级混合段与尾部收缩段的连接处，喉部管处内径大于轴向低压进气管的内径，扩压段出口处内径大于高压入口段的进口处内径。
所述各级斜向低压进气管采用与对应各级混合段的入口端成连通的环形结构。
所述主体与轴向低压进气管之间的高压流体依靠轴向高速流动引射外侧各级低压流体，静态旋流叶片产生旋流从装置中心引射低压流体。
所述引射装置实现气体对气体的引射、液体对液体的引射，而且实现气液之间的引射。
所述引射装置可在加工时增加或减少级数以满足引射要求。
本实用新型的有益效果是：这种多功能静态引射器通过增加低压流体股数的方式对压力等级不同的低压流体进行压力分级，减少低压流体入口处的能量损失，提高非常规天然气的集输效率，降低集输成本；通过轴向流动和旋流使流体在混合时实现了轴向和环向的动量交换，与传统引射器单一方向动量交换相比，流体的混合效果更好；静态旋流叶片自身的形状使流经其的轴向流动流体自身产生旋流，无需外加辅助动力提供装置，而且通过更换不同旋流叶片可以实现自身性能的调整；为满足更多工况的需求，引射器自身可以通过管路和部件的调整，切换至传统速度型引射或旋流型引射完成对单股流体的引射。
附图说明
图1是一种多功能静态引射装置的结构图。
图2是引射两股低压流体的多功能静态引射装置的工作流程示意图。
图中：1、高压入口段，2、一级收缩段，3、一级斜向低压进气管，4、一级混合段，5、二级收缩段，6、二级斜向低压进气管，7、轴向低压进气管，8、二级混合段，9、末级混合段，10、静态旋流叶片，11、尾部收缩段，12、喉部管，13、扩压段。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，下对本实用新型做进一步介绍。
图1示出了一种多功能静态引射装置的结构图。图中，这种多功能静态引射装置包括尾部收缩段11、喉部管12、扩压段13、高压入口段1、一级收缩段2、一级混合段4，二级收缩段5和二级混合段8。高压入口段1、一级收缩段与混合段（一级收缩段2与一级混合段4）、二级收缩段与混合段（二级收缩段5与二级混合段8）、尾部收缩段11、喉部管12和扩压段13依次同轴密封连接，构成引射装置的主体；在一级混合段4外设有与主体相通的一级斜向低压进气管3，在二级混合段8外设有与主体相通的二级斜向低压进气管6，在主体内设有轴向低压进气管7和静态旋流叶片10；各级收缩段（一级收缩段2、二级收缩段5、尾部收缩段11）的内径沿轴向逐渐减小，各级斜向低压进气管（一级斜向低压进气管3、二级斜向低压进气管6）设置在紧靠对应各级收缩段（一级收缩段2、二级收缩段5）的小内径出口处，静态旋流叶片10设置在末级混合段9的末端，轴向低压进气管7的出口端设置在末级混合段9与尾部收缩段11的连接处，喉部管12处内径大于轴向低压进气管7的内径，扩压段13出口处内径大于高压入口段1的进口处内径。各级斜向低压进气管采用与对应各级混合段（一级混合段4、二级混合段8）的入口端成连通的环形结构。
图2示出了以引射两股低压流体的情况为例示出了多功能静态引射装置的工作流程示意图。工作时，高压流体通过高压入口段1进入一级收缩段2,流经的一级收缩段2横截面半径逐渐缩小，流体介质的流速随之增大，到末端时流体流速最大，由伯努利方程可知，流速越大，气压越小，即一级收缩段2末端处的压力最小，第一股低压流体经一级斜向低压进气管3被吸入设备并与来流在一级混合段4进行混合输运。混合流体流经静态旋流叶片10形成旋流，旋流中心处流速最高，同样由伯努利方程可知,此处压力也最低，第二股低压流体也因此经轴向低压进气管7被吸入设备与旋流进行混合，完成动量交换，实现单股流体对两股流体的抽吸。
关闭一级斜向低压进气管3进口可切换至旋流引射模式，高压流体通过高压入口段1流经一级收缩段2、一级混合段4再经过静态旋流叶片10形成旋流。旋流中心处流速大压力低，将低压流体经轴向低压进气管7吸入设备与高压流体混合，再经尾部收缩段11、喉部管12和扩压段13排出。
关闭轴向低压进气管7进口即可切换至传统速度型引射模式，此时高压流体从高压入口段1流经一级收缩段2加速，自身压力降低，在一级收缩段2出口将低压气体经一级斜向低压进气管3吸入设备混合，并经尾部收缩段11、喉部管12和扩压段13排出。
Claims (5)
1.一种多功能静态引射装置,它包括尾部收缩段（11）、喉部管（12）和扩压段（13），其特征是：它还包括高压入口段（1）、一级收缩段（2）、一级混合段（4），二级收缩段（5）和二级混合段（8），所述高压入口段（1）、一级收缩段与混合段、二级收缩段与混合段、尾部收缩段（11）、喉部管（12）和扩压段（13）依次同轴密封连接，构成引射装置的主体；在一级混合段（4）外设有与主体相通的一级斜向低压进气管（3），在二级混合段（8）外设有与主体相通的二级斜向低压进气管（6），在主体内设有轴向低压进气管（7）和静态旋流叶片（10）；各级收缩段的内径沿轴向逐渐减小，各级斜向低压进气管设置在紧靠对应各级收缩段的小内径出口处，静态旋流叶片（10）设置在末级混合段（9）的末端，轴向低压进气管（7）的出口端设置在末级混合段（9）与尾部收缩段（11）的连接处，喉部管（12）处内径大于轴向低压进气管（7）的内径，扩压段（13）出口处内径大于高压入口段（1）的进口处内径。
2.根据权利要求1所述的一种多功能静态引射装置,其特征是：所述各级斜向低压进气管采用与对应各级混合段的入口端成连通的环形结构。
3.根据权利要求1所述的一种多功能静态引射装置,其特征是:所述主体与轴向低压进气管（7）之间的高压流体依靠轴向高速流动引射外侧各级低压流体，静态旋流叶片（10）产生旋流从装置中心引射低压流体。
4.根据权利要求1所述的一种多功能静态引射装置,其特征是: 所述引射装置实现气体对气体的引射、液体对液体的引射，而且实现气液之间的引射。
5.根据权利要求1所述的一种多功能静态引射装置,其特征是: 所述引射装置在加工时增加或减少级数以满足引射要求。
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