天然气开采过程中,由于井底产生积液,使气井无法正常生产的现象在各大气田普遍存在,因此清除井底积液是天然气开采过程中的一项重要工作。近几年,超音速雾化排水采气技术被提出,利用天然气的能量将井底积液雾化。本文在此基础之上,设计了一种超音速喷管雾化器,并进行了相关理论研究。本文对超音速雾化排水采气技术进行总体方案设计;对超音速喷管雾化器的结构进行了设计,研究了气流在拉伐尔喷管内的流动规律,结合拉伐尔喷管的设计方法对喷管进行设计;利用Fluent流体分析软件,首先对所设计的拉伐尔喷管进行仿真,验证了所设计喷管的合理性,再对雾化器内部的流场进行仿真,得到气体的速度云图及雾化液滴的分布情况,分析了气相压力、液相质量流率、气液入口夹角及混合孔直径对雾化效果的影响,最后对可携带出最大液滴的尺寸进行了研究;设计了一套试验系统及雾化器模型进行试验研究,通过改变气相和液相入口压力观察其对雾化效果的影响。通过研究发现所设计的雾化器雾化后的液滴直径小于可携带的液滴直径,可完全被携带出井筒。本文在雾化排水采气技术领域做了初步研究,为后续雾化排液研究提供了重要的参考作用。