(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211122900.4 (22)申请日 2022.09.15 (71)申请人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市碑林区咸宁西 路28号 申请人 陕西航天德林科技 集团有限公司 (72)发明人 赵存陆　焦凯　齐园园　传瑞　 闫慧龙　邹安琪　林忠灿　林本常　 郑海波　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 钱宇婧 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/11(2006.01)G06F 17/18(2006.01) E21B 34/02(2006.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种防治冰堵的地面多级孔板节流阀及其 设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种防治冰堵的地面多级孔 板节流阀及其设计方法， 其包括以下步骤： 包括 参数设定和设计计算部分， 所述参数设定包括： 天然气物 性参数以及气井生产运行参数； 所述设 计计算部分具体步骤包括： 从第一级孔板节流阀 开始逐级进行设计计算， 直到某 一级节流阀下游 压力小于节 流后天然气最大压力时停止设计； 对 整个多级孔板节流阀进行温度校核， 需保证各级 节流阀缩流区温度均高于形成水合物临界温度， 通过合理的温度校核提高地面多级孔板节流阀 的天然气水合物防治效果。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115470633 A 2022.12.13 CN 115470633 A 1.一种防治冰堵的地 面多级孔板节流阀的设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1， 设定天然气物性 参数和气井生产运行参数； 步骤2， 通过天然气物性参数和气井生产运行参数， 结合伯努利方程计算出第 一级孔板 的背压和 孔板中孔洞的直径； 通过第一级孔板的背压、 天然气物性参数和气井生产运行参 数， 结合伯努利方程计算出第二级孔板的背压和孔板中孔洞的直径， 依次类推， 直至计算出 的第n级孔板节流后压力小于天然气最大压力时停止； 步骤3， 计算每级孔板所在截面的质量流量平均温度， 以及每级孔板所在截面的天然气 水合物的临界温度， 若同一个截面的质量流量平均温度小于天然气水合物的临界温度， 重 复步骤2对所有的孔板中孔洞的直径进行重新设计， 若所有截面的质量流量平均温度均小 于各自对应的天然气水合物的临界温度， 则多 级孔板节流阀设计结束。 2.根据权利要求1所述的一种防治冰堵的地面多级孔板节流阀的设计方法， 其特征在 于， 步骤1中， 所述天然气物性参数包括天然气气体状态方程、 天然气粘性系数和天然气比 热比； 所述气井生产运行参数包括气井井口压力、 气 井产量、 节流前天然气温度和节流后天 然气最大压力。 3.根据权利要求1所述的一种防治冰堵的地面多级孔板节流阀的设计方法， 其特征在 于， 步骤2中， 计算每一级孔板的背压公式为： 其中， p1,i中的第一个下标 “1”表示“节流前”， p2,i中的第一个下标 “2”表示“节流后”， 为 孔板的背压， i表示所述 孔板的级数， k 为气体的比热比， p1,i为前一级孔板节流后的背压 。 4.根据权利要求1所述的一种防治冰堵的地面多级孔板节流阀的设计方法， 其特征在 于， 步骤2中， 所述伯努利方程 为： 其中， qm为单级节流阀质量流量， C为流出系数； β 为圆孔与管道的直径比； ε为天然气的 膨胀系数， ρ1,i为第i级孔板节流前天然气的密度。 5.根据权利要求1所述的一种防治冰堵的地面多级孔板节流阀的设计方法， 其特征在 于， 步骤2后， 计算出的每级孔板中孔洞的直径乘以设计系数后， 获得所述孔板中最终的孔 洞直径。 6.根据权利要求1所述的一种防治冰堵的地面多级孔板节流阀的设计方法， 其特征在 于， 步骤3中， 对于任意x＝x0处的截面， 质量 流量平均温度定义 为： 其中， ρ 、 u和T 分别为x＝x0处通过微元面积dA的流体密度、 轴向速度和温度， qm为单级节 流阀质量 流量。 7.根据权利要求1所述的一种防治冰堵的地面多级孔板节流阀的设计方法， 其特征在 于， 所述天然气水合物的临界温度的计算公式为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115470633 A 2其中， 为x＝x0处截面上质量 流量平均压力。 8.根据权利要求7所述的一种防治冰堵的地面多级孔板节流阀的设计方法， 其特征在 于， 所述 的计算公式为： 其中， p为x＝x0处通过微元面积dA的流体的压力， ρ、 u和T分别为x＝x0处通过微元面积 dA的流体密度、 轴向速度和温度。 9.一种通过权利要求1 ‑8任意一项设计方法设计出的防治冰堵的地面多级孔板节流 阀， 其特征在于， 所述节流阀内沿长度方向设置有若干个孔板， 相邻孔板之间的距离相等， 所述孔板的中心部分开设有孔洞。 10.根据权利要求9所述的防治冰堵的地面多级孔板节流阀， 其特征在于， 顺着流体流 动的方向， 所述 孔板中孔洞的直径逐渐增大。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115470633 A 3