異徑氣嘴

申健 趙宇新 魏瑞玲 袁曉賢 曹娟娟 張曉莉

1中原油田分公司采油院2中原油田分公司采油三廠

異徑氣嘴

申健1趙宇新1魏瑞玲1袁曉賢1曹娟娟2張曉莉1

1中原油田分公司采油院2中原油田分公司采油三廠

新型異徑氣嘴內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噴射角。當高壓天然氣流進入噴射腔時，在振蕩腔的出口截面處產生自激壓力激動，自激壓力激動反饋回振蕩腔時引起流體振動，使進入噴射腔內的天然氣流形成振動的連續流，從而使天然氣所攜井液中的蠟質和水合物晶體無法在氣嘴內析出聚集。使用普通氣嘴時，平均檢修、更換時間為30天；使用新型異徑氣嘴后，平均檢修、更換時間為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過程中，井內高壓天然氣通過氣嘴上的等徑通孔進入生產管線。氣嘴起到調節氣井產量，控制生產壓差，保持地層壓力的作用。

天然氣在生產過程中攜帶井液，井液以液滴的形式存在于天然氣氣體中。井液的成分比較復雜，有凝析油、游離水、洗井液殘液、酸化（壓裂）液殘液。當高壓天然氣經過井口氣嘴時，先是被壓縮然后又急劇膨脹，這一過程伴隨著溫度、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析出，或有水合物形成，嚴重時會在井口氣嘴或氣嘴管線附近形成蠟堵或水合物堵塞，致使天然氣井產量下降或停產。

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

以上三種方法在實施中都需要人工操作，消耗物料，并且施工過程中存在高壓油氣泄漏、電擊、化學物品毒害等風險。

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：當天然氣井中的高壓天然氣流通過異徑氣嘴時產生壓力波動，壓力波動作用于天然氣氣流，使流體產生振動。利用井內天然氣自身能量改變流體的流動狀態，使井液中蠟質和水合物晶體無法在氣嘴處聚集，防止在生產過程中氣嘴出現蠟堵或水合物堵塞的情況。

新型異徑氣嘴由圓柱體鋼質短節加工而成，其外部一端加工有連接螺紋，另一端加工有緊固用臺階，中間加工有凸起的密封擋圈。氣嘴內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噴射角。

在天然氣井開井生產前，將異徑氣嘴安裝在井口油嘴套內。開井生產時，高壓天然氣流通過異徑氣嘴內的放大腔進入振蕩腔。當高壓天然氣流進入噴射腔時，在振蕩腔的出口截面處產生自激壓力激動，自激壓力激動反饋回振蕩腔時引起流體振動，使進入噴射腔的天然氣流形成振動的連續流，從而使天然氣所攜井液中的蠟質和水合物晶體無法在氣嘴內析出聚集。由于噴射腔的出口端有一個噴射角，使高壓天然氣所攜井液在出口端噴出時能夠形成霧化狀態，防止井液中的蠟質和水合物晶體在氣嘴附近聚集堵塞。

天然氣井生產中使用普通氣嘴時，平均檢修、更換時間為30天；使用新型異徑氣嘴后，平均檢修、更換時間為50天。采用異徑氣嘴可延長氣井生產時間，減輕地層壓力波動。

新型異徑氣嘴存在的缺點是在產出物含有凝析油的天然氣井上使用時，延長氣井生產時間的效果并不明顯，其使用范圍有局限性。今后需要研究該型氣嘴的適應性，進一步改進氣嘴結構，使其能夠應用于不同類型天然氣井的生產中。

（0393）4890458、xuelanshan1989@163.com

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.1.061

申健：工程師，2005年畢業于中國石油大學石油工程專業，現在中原油田采油工程技術研究院工作。