[發(fā)明專利]一種大通徑高低壓分配壓裂一字型管匯裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010735798.X
• 申請(qǐng)日: 2020-07-28
• 公開（公告）號(hào): CN111810059A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王明安;李朝明;唐光進(jìn);鄧德兵;熊峻;張歡;劉敏;蔣興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶新泰機(jī)械有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): E21B17/00
• 分類號(hào): E21B17/00;E21B34/00;E21B34/02;E21B43/267
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 李鵬

本發(fā)明涉及，一種大通徑高低壓分配壓裂一字型管匯裝置，包括高壓一字型管匯、低壓一字型管匯、壓裂機(jī)組、井口旋轉(zhuǎn)換向機(jī)構(gòu)；高壓一字型管匯兩端通過法蘭短節(jié)分別連接一個(gè)井口旋轉(zhuǎn)換向機(jī)構(gòu)；高壓一字型管匯上通過高壓壓裂液入口管線連接壓裂機(jī)組；壓裂機(jī)組通過低壓壓裂液入口管線連接低壓一字型管匯。本發(fā)明的井口換向結(jié)構(gòu)屬于直管結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)井口位置對(duì)旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行移動(dòng)，直管的通徑和短節(jié)通徑一致，中間不存在變徑結(jié)構(gòu)，可以保證大排量和壓力穩(wěn)定輸送作業(yè)，減少管道內(nèi)壁的沖蝕，減少了彎接頭和多油壬組裝。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，便于安裝，使用時(shí)間長(zhǎng)久，使用效率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大通徑高低壓分配壓裂一字型管匯裝置，特別是一種大通徑高低壓分配壓裂一字型管匯裝置。

背景技術(shù)

高壓管匯是油田酸化壓裂作業(yè)中必不可少的設(shè)備，隨著壓裂作業(yè)深度的不斷增大，管匯承受越來越高的壓裂壓力，其強(qiáng)度直接影響著壓裂作業(yè)中安全問題。管彎頭是高壓管匯最易發(fā)生沖蝕和疲勞破壞的地方，且彎頭外側(cè)內(nèi)壁面處為最大危險(xiǎn)區(qū)。

高壓管匯彎頭受到的破壞是由于沖蝕疲勞引起的，沖蝕對(duì)管匯彎頭表面的破壞主要是機(jī)械力產(chǎn)生的，其次是腐蝕因素。高速壓裂液中攜帶的支撐劑(陶粒砂)具有較大的動(dòng)能且其硬度大于被沖蝕的管匯的硬度。當(dāng)固體粒子撞擊彎頭表面時(shí)，會(huì)造成短程的微切削和塑性變形的坑，在若干粒子的長(zhǎng)時(shí)間沖擊下就會(huì)形成磨損，當(dāng)流速很高時(shí)，甚至水滴等軟粒子也會(huì)造成沖蝕，加之較高壓力和反復(fù)應(yīng)力作用甚至?xí)沟霉軈R容易產(chǎn)生疲勞斷裂。

高壓壓裂泵的工作特點(diǎn)是在吸液和排液的過程中呈間歇性和周期性，當(dāng)這種高壓液體流經(jīng)管匯時(shí)，在一些閥門和彎頭部位會(huì)產(chǎn)生激振力，當(dāng)某個(gè)部位的激振力發(fā)生的時(shí)間到了一定的極限，就會(huì)使壓裂管系出現(xiàn)一定的機(jī)械振動(dòng)響應(yīng)。這種振幅與液流的壓力呈正比關(guān)系。水力壓裂作業(yè)中，高壓管匯器件屬于同時(shí)承受高壓作用和液固兩相流沖蝕作用的高風(fēng)險(xiǎn)管件，針對(duì)水力壓裂工況下，壓裂液中支撐劑顆粒對(duì)地面設(shè)備高壓管匯的沖蝕磨損研究目前還比較少。連接彎頭是高壓管匯的重要組成部分，由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，相對(duì)于直管等管件的其他部位更容易遭受流體介質(zhì)的沖蝕破壞。有研究稱，彎頭的沖蝕磨損率比直管段大約高50倍。一旦因沖蝕破壞導(dǎo)致管件發(fā)生刺漏、破裂或控制失靈，很可能會(huì)造成設(shè)備損壞甚至人員傷亡等重大生產(chǎn)安全事故；因此，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)顆粒對(duì)設(shè)備的沖蝕并制定相應(yīng)的減弱沖蝕措施顯得越來越重要。對(duì)于高壓管匯的安全評(píng)定來說，準(zhǔn)確檢測(cè)高壓管匯的最小減薄壁厚是進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)高壓管匯的沖蝕磨損，找到管道壁厚減薄最嚴(yán)重的區(qū)域，成為失效監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)的關(guān)鍵。

另外常規(guī)壓裂管匯在高壓作業(yè)過程中，由于管匯中有多處直角，導(dǎo)致管匯的振動(dòng)問題對(duì)實(shí)際工程作業(yè)的安全性和設(shè)備壽命造成了很大影響，而流固耦合是造成管道振動(dòng)的重要原因之一。壓裂技術(shù)作為目前最常用的增產(chǎn)技術(shù)，已成為提高采收率和非常規(guī)油氣開采的主要手段，而高壓管匯作為油氣壓裂裝備主要輸出部件，不僅承受著內(nèi)部高壓作用，還要承受內(nèi)部壓力波動(dòng)以及外界激勵(lì)引起的振動(dòng)，惡劣的工況易導(dǎo)致早期破壞。當(dāng)外界的激勵(lì)頻率接近固有頻率時(shí)，結(jié)構(gòu)很容易發(fā)生共振，造成結(jié)構(gòu)的損壞，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免結(jié)構(gòu)件的頻率與外界激勵(lì)頻率相接近，以免產(chǎn)生共振現(xiàn)象。

專利CN109630083A公開了一種噴砂射孔環(huán)空壓裂地面控制系統(tǒng)及方法，主要是實(shí)現(xiàn)噴砂射孔環(huán)空壓裂地面控制系統(tǒng)，利用小型壓裂車從連續(xù)油管內(nèi)部注入壓裂液經(jīng)過地面管匯實(shí)現(xiàn)洗井，對(duì)于壓裂管匯的布置仍然按照常規(guī)結(jié)構(gòu)，包括彎接頭和多油壬組裝，仍然難以擺脫管匯收到早期沖蝕的弊端。

專利CN110056548A公開了一種壓裂管匯快速連接裝置液壓控制系統(tǒng)，包括多種液控單元，液壓油缸的兩端均固接管匯活動(dòng)臂，管匯活動(dòng)臂其實(shí)就是一種管接頭結(jié)構(gòu)，對(duì)于壓裂車排出管匯的組成部分，需要承擔(dān)高壓輸出功能，沖蝕和高壓流體的沖蝕作用仍然較大，長(zhǎng)時(shí)間作用會(huì)影響該結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，其中管路連接比較復(fù)雜，對(duì)于在大流量的壓裂施工中存在較多缺陷，只能作為臨時(shí)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)使用。