申健 趙宇新 魏瑞玲 袁曉賢 曹娟娟 張曉莉

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異徑氣嘴

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新型異徑氣嘴內(nèi)部為階梯狀依次排列的圓柱形不同徑空腔，分別為放大腔、振蕩腔、噴射腔，在噴射腔的出口端加工有一個(gè)噴射角。當(dāng)高壓天然氣流進(jìn)入噴射腔時(shí)，在振蕩腔的出口截面處產(chǎn)生自激壓力激動(dòng)，自激壓力激動(dòng)反饋回振蕩腔時(shí)引起流體振動(dòng)，使進(jìn)入噴射腔內(nèi)的天然氣流形成振動(dòng)的連續(xù)流，從而使天然氣所攜井液中的蠟質(zhì)和水合物晶體無(wú)法在氣嘴內(nèi)析出聚集。使用普通氣嘴時(shí)，平均檢修、更換時(shí)間為30天；使用新型異徑氣嘴后，平均檢修、更換時(shí)間為50天。

天然氣井；蠟堵；水合物堵塞；異徑氣嘴；解堵

在天然氣井開井生產(chǎn)過(guò)程中，井內(nèi)高壓天然氣通過(guò)氣嘴上的等徑通孔進(jìn)入生產(chǎn)管線。氣嘴起到調(diào)節(jié)氣井產(chǎn)量，控制生產(chǎn)壓差，保持地層壓力的作用。

天然氣在生產(chǎn)過(guò)程中攜帶井液，井液以液滴的形式存在于天然氣氣體中。井液的成分比較復(fù)雜，有凝析油、游離水、洗井液殘液、酸化（壓裂）液殘液。當(dāng)高壓天然氣經(jīng)過(guò)井口氣嘴時(shí)，先是被壓縮然后又急劇膨脹，這一過(guò)程伴隨著溫度、壓力的急劇變化。天然氣氣體中攜帶的井液在溫度、壓力急劇變化的情況下或有蠟質(zhì)析出，或有水合物形成，嚴(yán)重時(shí)會(huì)在井口氣嘴或氣嘴管線附近形成蠟堵或水合物堵塞，致使天然氣井產(chǎn)量下降或停產(chǎn)。

為防止氣嘴蠟堵或水合物堵塞，常用的解決方法有三種：一是定期關(guān)井檢修、更換氣嘴；二是在井口油嘴套外部纏繞電熱帶進(jìn)行局部加熱；三是往氣井內(nèi)定期注入水合物抑制劑。

以上三種方法在實(shí)施中都需要人工操作，消耗物料，并且施工過(guò)程中存在高壓油氣泄漏、電擊、化學(xué)物品毒害等風(fēng)險(xiǎn)。

為了提高操作人員的安全性，減少物料消耗，中原油田采油院研制了一種新型異徑氣嘴。異徑氣嘴的工作原理：當(dāng)天然氣井中的高壓天然氣流通過(guò)異徑氣嘴時(shí)產(chǎn)生壓力波動(dòng)，壓力波動(dòng)作用于天然氣氣流，使流體產(chǎn)生振動(dòng)。利用井內(nèi)天然氣自身能量改變流體的流動(dòng)狀態(tài)，使井液中蠟質(zhì)和水合物晶體無(wú)法在氣嘴處聚集，防止在生產(chǎn)過(guò)程中氣嘴出現(xiàn)蠟堵或水合物堵塞的情況。

新型異徑氣嘴由圓柱體鋼質(zhì)短節(jié)加工而成，其外部一端加工有連接螺紋，另一端加工有緊固用臺(tái)階，中間加工有凸起的密封擋圈。氣嘴內(nèi)部為階梯狀依次排列的圓柱形不同徑空腔，分別為放大腔、振蕩腔、噴射腔，在噴射腔的出口端加工有一個(gè)噴射角。

在天然氣井開井生產(chǎn)前，將異徑氣嘴安裝在井口油嘴套內(nèi)。開井生產(chǎn)時(shí)，高壓天然氣流通過(guò)異徑氣嘴內(nèi)的放大腔進(jìn)入振蕩腔。當(dāng)高壓天然氣流進(jìn)入噴射腔時(shí)，在振蕩腔的出口截面處產(chǎn)生自激壓力激動(dòng)，自激壓力激動(dòng)反饋回振蕩腔時(shí)引起流體振動(dòng)，使進(jìn)入噴射腔的天然氣流形成振動(dòng)的連續(xù)流，從而使天然氣所攜井液中的蠟質(zhì)和水合物晶體無(wú)法在氣嘴內(nèi)析出聚集。由于噴射腔的出口端有一個(gè)噴射角，使高壓天然氣所攜井液在出口端噴出時(shí)能夠形成霧化狀態(tài)，防止井液中的蠟質(zhì)和水合物晶體在氣嘴附近聚集堵塞。

天然氣井生產(chǎn)中使用普通氣嘴時(shí)，平均檢修、更換時(shí)間為30天；使用新型異徑氣嘴后，平均檢修、更換時(shí)間為50天。采用異徑氣嘴可延長(zhǎng)氣井生產(chǎn)時(shí)間，減輕地層壓力波動(dòng)。

新型異徑氣嘴存在的缺點(diǎn)是在產(chǎn)出物含有凝析油的天然氣井上使用時(shí)，延長(zhǎng)氣井生產(chǎn)時(shí)間的效果并不明顯，其使用范圍有局限性。今后需要研究該型氣嘴的適應(yīng)性，進(jìn)一步改進(jìn)氣嘴結(jié)構(gòu)，使其能夠應(yīng)用于不同類型天然氣井的生產(chǎn)中。

（0393）4890458、xuelanshan1989@163.com

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.1.061

申?。汗こ處?，2005年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)石油工程專業(yè)，現(xiàn)在中原油田采油工程技術(shù)研究院工作。