发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种旋流雾化喷头,方便气液快速的自主上升排出井外,同时达到提高采气安全可靠度的目的。
[0005] 本发明的目的通过下述技术方案实现:
[0006] 一种旋流雾化喷头,包括喷嘴内芯以及套设在喷嘴内芯外的喷嘴外壳,喷嘴外壳的端部设有喷流孔,在所述喷嘴内芯一端设置内圆锥面,且所述内圆锥面与喷嘴外壳的内壁形成进气腔体,喷嘴内芯另一端开有正对喷流孔的通孔,通孔内壁上安装有多个旋流叶片,且通孔与喷嘴内芯的内壁形成旋流腔体。将喷嘴固定在气井的出气端,当气井内的气液两相混合物在井内压力的推动下开始上升,气液混合物进入到进气腔体内后经过内圆锥面对其进行体积压缩,进而提高气液混合物的流动速度,在气液混合物进入旋流腔体时,流体与旋流叶片相互接触,通过旋流叶片将流体带动旋转,最后利用旋转产生的离心力将气液混合物从喷流孔中甩出;
[0007] 当气液混合物的流量很小时,离心力大于液体表面张力时,由喷流孔中甩出的为尺寸较大的大液滴,此时液体直接分裂成液滴;当流量增大时,液体被旋转分裂成数量较多的丝状射流,液体的流态极不稳定,液体离开旋转叶片末端并由喷流孔喷出一段距离后,直接与空气发生摩擦作用而分离成小液滴,形成丝状分裂液滴,当流量继续增大时,液丝相互连接成液膜,随着液膜向外扩展成更薄的液膜,并以很高的速度与周围的空气发生摩擦而分离雾化,由薄膜状分裂成液滴,使得在喷流孔喷出雾状的气液混合物,同时在正常使用的工作压力下将气井内的气液两相抽取出,以方便后期的气液分离工序。
[0008] 进一步地,所述喷嘴内芯的端部设有环形凹槽,且所述旋流腔体通过圆孔与环形凹槽连通。环形凹槽与喷嘴外壳的内壁之间形成环空,气液混合物在即将通过旋流叶片时经过圆孔进入到环空内,在一定程度上减弱了气液混合物在旋流腔体靠近其内壁部分的流层运动速度,避免气液混合物直接对旋流叶片造成冲击,防止旋流叶片局部受损后影响流体的旋转,提高喷流孔内气液混合物的雾化效果。
[0009] 进一步地,多个所述旋流叶片呈环形且阵列转动设置在内壁上,相邻的两个旋流叶片与通孔轴心所形成的夹角为α,且α为72°或是90°或是120°。针对旋流腔体内的气液混合物的流动速度,旋流叶片能够随液体的运动而自由摆动,以调节液体离心力的大小和方向,进而保证在喷流孔排出的气液混合物位雾状;并且作为优选,将相邻的两个旋流叶片与通孔轴心所形成的夹角设置成72°或是90°或是120°,即采用3个或是4个又或是5个旋转叶片转动设置在通孔内壁上,充分利用旋流叶片对流体的调节性能,保证高速运动的流体在喷流孔内形成雾状小液滴,方便井上作用中气液的分离以及井下气液两相的持续上升。
[0010] 进一步地,还包括开设在喷嘴外壳端部的扩散孔,所述扩散孔与喷流孔的出气端连通。由喷流孔射出的雾状液滴扩散范围较大,不利于井上作业对雾状液滴的收集,与喷流孔连通的扩散孔可对辐射喷出的雾状液滴进行收拢聚集,使之直接进入井上装置中的容纳腔中。
[0011] 本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
[0012] 1、本发明当流量继续增大时,液丝相互连接成液膜,随着液膜向外扩展成更薄的液膜,并以很高的速度与周围的空气发生摩擦而分离雾化,由薄膜状分裂成液滴,使得在喷流孔喷出雾状的气液混合物,同时在正常使用的工作压力下将气井内的气液两相抽取出,以方便后期的气液分离工序;
[0013] 2、本发明的环形凹槽与喷嘴外壳的内壁之间形成环空,气液混合物在即将通过旋流叶片时经过圆孔进入到环空内,在一定程度上减弱了气液混合物在旋流腔体靠近其内壁部分的流层运动速度,避免气液混合物直接对旋流叶片造成冲击,防止旋流叶片局部受损后影响流体的旋转,提高喷流孔内气液混合物的雾化效果;
[0014] 3、本发明将相邻的两个旋流叶片与通孔轴心所形成的夹角设置成72°或是90°或是120°,即采用3个或是4个又或是5个旋转叶片转动设置在通孔内壁上,充分利用旋流叶片对流体的调节性能,保证高速运动的流体在喷流孔内形成雾状小液滴,方便井上作用中气液的分离以及井下气液两相的持续上升。