CN104302958B - 具有多个铰接臂组件的管汇拖车 - Google Patents
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Abstract
一种管汇拖车包括至少一根主管线和多个铰接臂组件，该至少一根主管线具有多个排出连接器，这些多个铰接臂组件每个连接到对应的排出连接器上。每个臂组件包括连接器部件，该连接器部件包括至少一个进口端口、出口端口以及第三端口，该第三端口大致布置成与出口端口相对，并且由可移除的插塞部件封闭。每个臂组件也包括：铰接导管组件，它包括第一端部，该第一端部连接到进口端口上；和立管旋转接头，它连接到出口端口上。在臂组件的展开期间，导管组件的第二端部对于泵送单元是可连接的，由此将泵送单元流体连接至主管线。
Description
技术领域
本发明的目的在于一种管汇拖车，这种管汇拖车用来将多个泵送单元连接至主管线，该主管线又与井口或类似物是可连接的。更具体地说，本发明的目的在于一种管汇拖车，这种管汇拖车包括多个铰接臂组件，这些铰接臂组件每个均连接至主管线，并且是可延伸的以便与相应的泵送单元连接。
背景技术
高压井服务泵送单元通常用在碳氢化合物生产工业中，以在某些井服务操作期间将各种流体注入到油井或气井中。例如，在压裂操作期间，这样的泵送单元用来将含颗粒泥浆注入到井中，以便将含碳氢化合物地层压裂并由此在地层中产生通道，油或气体可以穿过这些通道流动。
典型的压裂操作需要几个泵送单元的使用，这几个泵送单元一致地操作，以将大量泥浆注入到井中。泵送单元安装在相应的卡车或拖车上，这些卡车或拖车靠近在一起停泊，并且将每个泵送单元的排出管组件连接到汇集管的所谓主管线，该汇集管布置在单独的管汇拖车上。
在每个泵送单元与主管线之间的连接通常使用临时的流管线进行，该临时的流管线包括由各个预组装的管和回转接头构成的汇集部分，这些各个预组装的管和回转接头由夹具或连接器固定在一起。流管线元件以紧凑构造装载在卡车或拖车上，并且当卡车或拖车到达工作现场时，它们必须展开和组装，以便将流管线延伸到主管线。然而，这种操作是耗时的，特别是当多个泵送单元必须连接至主管线时。
而且，为了提供对于流管线的适当支撑，通常做法是，将流管线从卡车或拖车延伸到地面，并且然后从地面延伸到汇集管。然而，这需要每根流管线由几个回转接头组成，这些回转接头包括多个回转连接。另外，安置在地面上的流管线的各部分可能经历不适当磨损，这可能缩短这些元件的寿命。此外，多根流管线的多个元件在泵送单元与管汇拖车之间的区域中产生混杂和混乱状态，这对于组装流管线的人员可能是安全危害。
此外，每根流管线典型地连接到闸门，以便在流过流管线的流体中形成压降，并且减小主管线中由泵送单元的操作而产生的压力波动。闸门通常包括固定孔口闸门插入件，该固定孔口闸门插入件安装在闸门壳体中。闸门壳体通常连接到隔离阀，该隔离阀又连接至主管线。因而，如果闸门插入件需要更换，则闸门壳体通常必须与流管线和隔离阀都脱开。而且，在单个闸门上产生希望的压降通常导致隔离阀中的大量侵蚀。
发明内容
根据本发明，在现有技术中的这些和其它限制通过提供一种管汇拖车而解决，这种管汇拖车包括至少一根主管线和多个铰接臂组件，该至少一根主管线具有多个排出连接器，这些多个铰接臂组件每个连接到对应的排出连接器。每个臂组件包括：连接器部件，它至少包括进口端口、出口端口以及第三端口，该第三端口大致布置成与出口端口相对，并且由可移除的插塞部件封闭；铰接导管组件，它包括第一端部，该第一端部连接到进口端口；以及立管旋转接头，它连接到出口端口。在臂组件的展开期间，导管组件的第二端部与泵送单元是可连接的，由此将泵送单元流体连接至主管线。
按照本发明的一个实施例，第三端口竖向地定位在进口和出口端口上方。在这个实施例中，当将第二端部连接到泵送单元时，第三端口可以竖向地定位在导管组件上方。
按照本发明的另一个实施例，每个臂组件还包括闸门插入件，该闸门插入件定位在出口端口中，并且通过第三端口是可移除的。闸门插入件可以定位在沉孔中，该沉孔形成在出口端口中。可选择地，闸门插入件可以支撑在密封组件上，该密封组件定位在连接器部件与立管旋转接头之间。在这个实施例中，密封组件包括衬套，该衬套径向突出到出口端口中，并且闸门插入件支撑在该衬套上。
按照本发明的另一个实施例，闸门插入件穿过第三端口延伸到插塞部件。闸门插入件可以包括横向拉杆，该横向拉杆接近插塞部件布置。可选择地，闸门插入件可以连接到插塞部件。
按照本发明的进一步实施例，闸门插入件可以包括至少一个进口开口，并且臂组件可以包括用来将进口开口与进口端口对准的装置。对准装置可以包括对准销，当进口开口与进口端口对准时，该对准销被接收在插塞部件和连接器部件的相对孔中。可选择地，连接器部件可以包括第四端口，该第四端口大致布置成与进口端口相对，并且对准装置可以包括定位销，该定位销定位在第四端口中，并且该定位销包括轴向突起，当进口开口与进口端口对准时，该轴向突起被接收在闸门插入件中的对应孔中。
按照本发明的又一个实施例，插塞部件包括盲孔螺母，并且闸门插入件包括径向凸缘，该径向凸缘捕获在盲孔螺母与连接器部件的相邻部分之间，由此将闸门插入件固定在连接器部件内。在这个实施例中，臂组件可以包括第一密封件和第二密封件，该第一密封件定位在凸缘与盲孔螺母之间，该第二密封件定位在凸缘与连接器部件的相邻部分之间。在可选择实施例中，插塞部件包括盲孔插塞，该盲孔插塞延伸到闸门插入件中，并且由螺母固定到连接器部件。
按照本发明的再一个实施例，连接器部件包括第四端口，该第四端口大致布置成与进口端口相对，并且由可移除的插塞部件封闭。在这个实施例中，连接器部件可以构造成使得进口端口和第四端口的每一个与导管组件是可连接的。另外，臂组件可以包括闸门插入件，该闸门插入件定位在进口端口中，并且通过第四端口是可移除的。
按照本发明的进一步实施例，闸门插入件包括闸门孔口，该闸门孔口在与立管旋转接头相邻的闸门孔口的端部处包括出口开口直径；立管旋转接头包括阳回转部分和阴回转部分，该阳回转部分包括阳回转孔，该阴回转部分包括阴回转孔；以及阳回转孔和阴回转孔的至少一个的直径从与出口开口直径近似相等的第一直径增大到较大的第二直径，由此在流过立管旋转接头的流体中产生压降。
按照本发明的另一个实施例，闸门插入件包括闸门孔口，该闸门孔口在与立管旋转接头相邻的闸门孔口的端部处包括出口开口直径；立管旋转接头包括阳回转部分和阴回转部分，该阳回转部分包括阳回转孔，该阴回转部分包括阴回转孔；阴回转部分布置成与闸门插入件相邻；阴回转孔的直径从与出口开口直径近似相等的第一直径增大到较大的第二直径；以及阳回转孔的直径与第二直径近似相等。
按照本发明的进一步实施例，闸门插入件包括闸门孔口，该闸门孔口在与立管旋转接头相邻的闸门孔口的端部处包括出口开口直径；立管旋转接头包括阳回转部分和阴回转部分，该阳回转部分包括阳回转孔，该阴回转部分包括阴回转孔；阴回转部分布置成与闸门插入件相邻；阴回转孔的直径与出口开口直径近似相等；以及阳回转孔的直径从与出口开口直径近似相等的第一直径增大到较大的第二直径。
按照本发明的另一个实施例，立管旋转接头连接到隔离阀，该隔离阀又连接到排出连接器。另外，闸门插入件包括闸门孔口，该闸门孔口在与立管旋转接头相邻的闸门孔口的端部处包括出口开口直径；立管旋转接头包括阳回转部分和阴回转部分，该阳回转部分包括阳回转孔，该阴回转部分包括阴回转孔；阳回转孔的直径与出口开口直径近似相等；阴回转孔的直径与出口开口直径近似相等；以及隔离阀包括阀孔，该阀孔的直径从与出口开口直径近似相等的第一直径增大到较大的第二直径。
按照本发明的又一个实施例，闸门插入件包括闸门孔口，该闸门孔口在与立管旋转接头相邻的闸门孔口的端部处包括出口开口直径；隔离阀包括阀孔和封闭部件，该封闭部件横跨阀孔定位；阀孔的直径大于出口开口直径；以及封闭部件包括封闭部件孔，该封闭部件孔包括孔口，该孔口具有与出口开口直径近似相等的直径。
现在将参照附图描述本发明。在附图中，相同附图标记可以用来在各个实施例中指示类似元件。
附图说明
图1A是本发明的管汇拖车的说明性实施例的侧视图；
图1B是图1A的管汇拖车的俯视平面图；
图2是铰接臂组件的一个实施例的立体图，该铰接臂组件适于用作图1A和1B的管汇拖车的一部分；
图3是图2的铰接臂组件的横截面图，该铰接臂组件表示成安装在T形连接器上；
图3A是图3的铰接臂组件的密封组装元件的实施例的放大横截面图；
图4是立管旋转接头密封装置的实施例的横截面图，该立管旋转接头密封装置适于用在图3的铰接臂组件中；
图5是立管旋转接头密封装置的另一个实施例的横截面图，该立管旋转接头密封装置适于用在图3的铰接臂组件中；
图6是铰接臂组件的第二实施例的横截面图，该铰接臂组件适于用作图1A和1B的管汇拖车的一部分；
图7是铰接臂组件的第三实施例的横截面图，该铰接臂组件适于用作图1A和1B的管汇拖车的一部分；
图7A是图7的铰接臂组件的密封组装元件的实施例的放大横截面图；
图8是铰接臂组件的另一个实施例的横截面图，该铰接臂组件适于用作图1A和1B的管汇拖车的一部分；
图9是铰接臂组件的又一个实施例的横截面图，该铰接臂组件适于用作图1A和1B的管汇拖车的一部分；以及
图10-18是本发明的铰接臂组件的十字形连接器元件的横截面图，示出了用来安装和定向本发明的闸门插入元件的可选择实施例。
具体实施方式
按照本发明一个实施例的一种管汇拖车示出在图1A和1B中。总体上为10的管汇拖车可以用在油气生产工业中，以进行关于井的服务操作。例如，在井压裂操作期间，管汇拖车10可以用来将泥浆注入到井孔中，以便将含碳氢化合物地层压裂并由此产生通道，油或气体可以穿过这些通道流动。在这种操作中，管汇拖车10将泥浆源连接到多个高压泵送单元，并且将高压泵送单元连接到井口，该井口安装在井孔的顶部处。因而，管汇拖车消除了在泥浆源与每个高压泵送单元之间和在每个高压泵送单元与井口之间提供单独连接的需要。
如图1A和1B所示，管汇拖车10包括底盘12，该底盘12支撑在多个轮子14上，以允许管汇拖车在各个位置之间拖动。吸入歧管组件16支撑在底盘12上，并且包括一根或多根(例如，在图1B中所示出的两根)纵向延伸的吸入管18，这些纵向延伸的吸入管18在它们的相邻端部处由横向端部管20流体地连接。每根端部管20包括多个吸入连接器22，这些吸入连接器22通过对应导管(未示出)与泥浆源是可连接的，如与混合器或存储罐(未示出)是可连接的。另外，每根吸入管18包括多个抽吸连接器24，这些抽吸连接器24每个通过相应导管而与对应高压泵送单元(未示出)的抽吸侧是可连接的。因而，吸入歧管组件16将泥浆源连接到高压泵送单元的每一个。
仍然参照图1A和1B，管汇拖车10还包括一根或多根(例如，在图1B中所示出的两根)纵向延伸的主管或管线26。每根主管线26的一个端部由帽盖或插塞28封闭，而另一个端部设有一个或多个注入连接器30，该一个或多个注入连接器30每个由相应导管(未示出)与对应井口(未示出)是可连接的。每根主管线26包括多个直管段和选择性弯头(未示出)，这些直管段和选择性弯头由T形连接器32连接在一起。每个T形连接器32的分支限定排出连接器34，该排出连接器34由下面将描述的装置与对应高压泵送单元的排出侧是可连接的。在图1A和1B中示出的本发明的示例性实施例中，每根主管线26包括五个T形连接器32，并因而包括五个排出连接器34。因此，每根主管线26能够将高达五个高压泵送单元连接到对应井口。
按照本发明，排出连接器34的一些或全部由相应铰接臂组件36连接到对应高压泵送单元。在图1A和1B中示出的本发明的实施例中，其中，两根主管线26的每一根设有五个排出连接器34，管汇拖车10可以包括十个臂组件36，这十个臂组件36的每一个将相关联的排出连接器连接到对应高压泵送单元的排出侧。
参照图2和3，每个臂组件36包括：立管旋转接头38，它连接到隔离阀40，该隔离阀40又连接到T形连接器32；连接器部件，如四端口十字形连接器42，它连接到立管旋转接头的顶部；以及铰接导管组件，它连接到十字形连接器。导管组件包括：大致水平内部臂44，它连接到十字形连接器；第一回转接头46，它连接到内部臂的远侧端部；外部臂48，它连接到第一回转接头的远侧端部；第二回转接头50，它连接到外部臂的远侧端部；以及端部连接器52，它连接到第二回转接头的远侧端部。
如在图3中最清楚示出的那样，隔离阀40可以包括标准旋塞阀，该标准旋塞阀包括：阀体54，阀孔56穿过该阀体54延伸；封闭部件，呈插塞部件58的形式，该插塞部件58包括插塞孔60，当隔离阀在敞开位置中时，该插塞孔60与阀孔对准；可转动阀杆62，它连接到插塞部件；以及致动器64，它越过阀杆连接到阀体。可选择地，手轮或其它手动致动装置(未示出)可以代替致动器64联接到阀杆。在操作中，致动器64转动阀杆62，由此使插塞部件58在图3中示出的敞开位置与关闭位置之间运动，在该关闭位置中，插塞孔60偏离阀孔56。与本发明一起使用的适当隔离阀40是由德克萨斯州的休斯顿的FMC科技公司制造的Model 3英寸15k ULT旋塞阀。
仍然参照图3，立管旋转接头38包括阳回转部分66和阴回转部分70，阳回转孔68延伸穿过该阳回转部分66，阴回转孔72延伸穿过该阴回转部分70。阳回转部分66接收在阴回转部分70中，并且按传统样式(如用多个球74)可转动地连接到阴回转部分。至少一个基本密封部件76定位在阳回转部分66与阴回转部分70之间，由此在阳回转孔68与阴回转孔72之间提供连续密封流动路径。
也参照图4，基本密封部件76可以包括面型环式密封件80和抗挤环82，该基本密封部件76表示成定位在环形密封槽78中，该环形密封槽78形成在阴回转部分70中，该面型环式密封件80具有大致矩形或轻微梯形的横截面，该抗挤环82定位在环式密封件的角部中。环式密封件80和抗挤环82可以分别由任何适当材料制成，如由腈弹性体和黄铜制成。基本密封部件76的例子是由FMC科技公司制造的TripleStep Instream packing，该基本密封部件76适于用在立管旋转接头38中。
仍然参照图4，除第一基本密封部件76之外，立管旋转接头38可以设有第二基本密封部件84。第二基本密封部件84定位在阳回转部分66与阴回转部分70之间在第一基本密封部件的下游(其中，术语“下游”是指从阳和阴回转孔68、72到立管旋转接头38的外部的可能泄漏路径)，该第二基本密封部件84可以具有与第一基本密封部件76相同的结构。如图4所示，第二基本密封部件84可以布置在环形密封槽86中，该环形密封槽86形成在阴回转部分70中。可选择地，第二基本密封部件84可以如图5所示定位在环形密封槽86′中，该环形密封槽86′形成在阳回转部分66中。
第二基本密封部件84理想地包括与第一基本密封部件76相同或相似的压力等级。相应地，第二基本密封部件84将能够使立管旋转接头38在正常操作条件下保持在服务中，即使第一基本密封部件76产生泄漏也如此。在这方面，操作人员可以监视第一基本密封部件76的密封完整性，并且如果检测到泄漏，则继续操作臂组件36，直到在第二基本密封部件84中检测到泄漏。因而，第一基本密封件76和第二基本密封件84的使用优于在基本密封件和辅助或备用密封件的现有技术中的使用，因为在后一种现有技术布置中，辅助密封件通常设计成使得如果在基本密封件中检测到泄漏，则仅在可从服务中除去立管旋转接头之前临时地保持压力。
第一基本密封部件76的密封完整性可以通过第一泄漏检测端口88监视，该第一泄漏检测端口88在第一基本密封部件76和第二基本密封部件84之间延伸。同样，第二基本密封部件84的密封完整性可以通过第二泄漏检测端口90监视，该第二泄漏检测端口90在第二基本密封部件84与球74之间延伸。第二泄漏检测端口90也可以用来将腐蚀抑制剂注入到第二基本密封部件84上。在图4中还示出的是多个传统回转元件，这些传统回转元件包括油脂注入端口94、上部油脂密封件98、下部油脂密封件100以及球端口102，该油脂注入端口94由有头螺钉96封闭。
再参照图3，十字形连接器42可以连接到内部臂44，并且内部臂可以由适当的第一连接器104连接到第一回转接头46。而且，第一回转接头46可以连接到外部臂48，并且外部臂可以由适当的第二连接器106连接到第二回转接头50。另外，十字形连接器42可以由第三连接器108连接到阴回转部分70，阳回转部分66可以由第四连接器110连接到隔离阀40，隔离阀可以由第五连接器112连接到排出连接器34(它在这种情况下由T形连接器32的分支限定)。连接器104和180-112的每一个可以包括例如传统夹具型连接器，而第二连接器106可以包括例如锤式连接器。
仍然参照图3，内部臂44相对于十字形连接器42由第一密封组件114密封，十字形连接器相对于阴回转部分70由第二密封组件116密封，阳回转部分66相对于隔离阀40由第三密封组件118密封，以及隔离阀相对于排出连接器34(即T形连接器32的分支)由第四密封组件120密封。在图3中示出的本发明的实施例中，在夹持位置处的密封组件114-120及148是相同的。因此，这些密封组件可以参照图3A描述，图3A是第二密封组件116的放大视图。如图3A所示，第二密封组件116包括衬套122、第一环式密封件124、以及第二环式密封件128，该衬套122包括大致矩形横截面，该第一环式密封件124定位在衬套与凹入密封槽126之间，该凹入密封槽126形成在十字形连接器42中，该第二环式密封件128定位在衬套与凹入密封槽130之间，该凹入密封槽130形成在阴回转部分70中。第一和第二环式密封件124、128可以包括与以上描述的密封部件76相似的面型环式密封件。衬套122可以由任何适当材料制成，如由合金钢制成。
再参照图3，十字形连接器42包括进口端口132、出口端口134、顶部端口136以及侧部端口138，该进口端口132流体连接到内部臂44，该出口端口134流体连接到阴回转部分70。顶部端口136由顶部插塞140封闭，该顶部插塞140由例如翼片联接螺母142固定到十字形连接器42。按照本发明，顶部端口136竖向地布置在进口端口132、内部臂44、第一回转接头46、外部臂48及第二回转接头50上方。因此，顶部端口136提供对于流动孔的最高接近点，该流动孔穿过臂组件36延伸。因而，当臂组件136正被加压时，例如在流体静压试验期间，可打开顶部插塞140，以泄放可能捕获在臂组件中的任何空气。另外，顶部端口136提供用于在出口端口134中的闸门插入件的安装的进入，而不必将十字形连接器42与内部臂44或立管旋转接头38脱开。
侧部端口138由侧部插塞144封闭，该侧部插塞144由例如夹具型连接器146固定到十字形连接器42，并且相对于十字形连接器由侧部端口密封组件148密封。按照本发明，侧部端口138可以起例如检查端口、泵启动端口、对于水平闸门插入件的进入和/或流动缓冲腔室的作用。
而且，在本发明的一个实施例中，十字形连接器42理想地构造成使得对于连接器104、146可以使用相同或相似连接器，并且对于密封组件114、148可以使用相同或相似密封组件。这将使十字形连接器42能够定向成使得进口端口132或者侧部端口138连接到内部臂44。以这种方式，在进口端口132达到其侵蚀极限的情况下，可通过侧部端口138连接到内部臂44上而重新安装十字形连接器42，由此显著地延长十字形连接器的寿命。
本发明的臂组件的第二实施例示出在图6中。这个实施例的臂组件总体上为150，在多个方面与以上描述的臂组件36相似。因此，将只描述与臂组件36的那些特征不同的臂组件150的那些特征。
如图6所示，臂组件150包括固定孔口闸门插入件152，该固定孔口闸门插入件152定位在沉孔154中，并且包括闸门孔口156，该沉孔154形成在十字形连接器42的出口端口134中，该闸门孔口156与进口开口132连通。闸门插入件152可以由任何适当装置(如卡环158)在沉孔154中保持到位，该卡环158接收在对应凹槽中，该凹槽在闸门插入件上方形成在沉孔中。闸门插入件152可以通过简单地移除顶部插塞140穿过十字形连接器42的顶部端口136而移除和更换。因此，为了更换闸门插入件152，十字形连接器42不必与立管旋转接头38和/或内部臂44脱开。
如在现有技术中已知的那样，闸门插入件152起减小流过臂组件150的流体的压力和缓冲主管线26中的压力波动的作用。然而，在单个闸门插入件152上实现希望的压降可导致在臂组件150的位于闸门插入件下游的各部分中的高度侵蚀。
按照本发明，立管旋转接头38构造成使得在闸门插入件152的下游产生另外的压降。由于这种布置，可以使用较大孔口闸门插入件152，并且可以相应地减小由在单个闸门上的大的压降引起的侵蚀。如图6所示，立管旋转接头38构造成通过减小阴回转孔72的直径和然后逐渐增大阳回转孔68的直径直到它与插塞孔56的直径近似相同，来产生第二压降。例如，阴回转孔72的直径可以近似等于在闸门插入件152的出口端部处闸门孔口156的直径，阳回转孔68的上游端部的直径可以近似等于阴回转孔的直径，阳回转孔的下游端部的直径可以近似等于阀孔56的直径，阳回转孔的直径可以从其上游端部到其下游端部大致线性地增大。以这种方式，所需的压降将发生在闸门插入件152和阳回转孔68上。
本发明的臂组件的第三实施例示出在图7中。这个实施例的臂组件总体上为160，包括固定孔口闸门插入件162，该固定孔口闸门插入件162定位在十字形连接器42的出口端口134中，并且包括闸门孔口164，该闸门孔口164经多个进口开口166与进口端口132连通。闸门插入件162近似延伸到顶部端口136的顶部，并因此通过简单地移除顶部插塞140是容易可接近的。
在这个实施例中，闸门插入件162支撑在密封组件168上，该密封组件168定位在十字形连接器42与阴回转部分70之间，并且由插塞140保持到位。参照图7A，密封组件168与以上描述的密封组件116在如下方面相似：它包括衬套170、第一环式密封件172以及第二环式密封件174，该第一环式密封件172接合在十字形连接器42与衬套之间，该第二环式密封件174接合在阴回转部分70与衬套之间。第一和第二环式密封件172、174可以与密封组件116的环式密封件124、128相似，并且衬套170可以由与衬套122相同的材料制成。然而，在这个实施例中，衬套170包括优选地成一体的支撑环176，该支撑环176径出突出到出口端口134中，并由此提供对于闸门插入件162的底部的支撑。
如在以前实施例中那样，立管旋转接头38构造成使得在流过臂组件160的流体中产生第二压降。如图7所示，立管旋转接头38通过一下方式如此构造：减小阴回转孔72的上游端部的直径和然后逐渐增大阴回转孔的直径直到阴回转孔的下游端部的直径与阳回转孔68的直径近似相同。例如，阴回转孔72的上游端部的直径可以近似等于在闸门插入件162的出口端部处闸门孔口164的直径，阴回转孔72的下游端部的直径可以近似等于阳回转孔68的直径，阴回转孔的直径可以从其上游端部到其下游端部大致线性地增大。以这种方式，通过臂组件160的希望的压降将发生在闸门插入件162和阴回转孔72上。
本发明的臂组件的第四实施例示出在图8中。这个实施例的臂组件总体上为178，包括固定孔口闸门插入件180，该固定孔口闸门插入件180定位在十字形连接器42的出口端口134中，并且包括闸门孔口182，该闸门孔口182经由单个进口开口184而与进口开口132连通。闸门插入件180近似延伸到顶部端口136的顶部，并且包括拉杆186，该拉杆186跨过闸门插入件的上部端部部分横向地延伸，以促进闸门插入件的移除和定位。
在图8中示出的本发明的实施例中，阴回转孔72如以上结合图7描述的那样构造，以便在流过臂组件178的流体中产生第二压降。另外，隔离阀40构造成通过修改插塞孔60以包括插塞孔口188而产生第三压降。插塞孔口188包括比阀孔56的直径小的直径。在本发明的优选实施例中，插塞孔口188包括与在闸门插入件180的出口端部处闸门孔口182的直径近似相等的直径。因而，通过臂组件178的希望的压降将发生在闸门插入件180、阴回转孔72以及插塞部件58上。况且，跨过插塞部件58的压降将减小插塞部件的侵蚀速率。
本发明的臂组件的另一个实施例示出在图9中。这个实施例的臂组件总体上为190，与以上讨论的臂组件178相似。然而，在这个实施例中，插塞孔60、阀孔56的位于插塞部件58上方的部分、阳回转孔68、以及阴回转孔72理想地都包括与闸门插入件180的出口端部处的闸门孔口182的直径近似相同的直径。这允许对于立管旋转接头38使用较小基本密封部件76，这又减小作用在阳回转部分66与阴回转部分70之间的流体静力。另外，跨过臂组件190的第二压降通过如下方式产生：增大阀孔56的位于插塞部件58下方的部分的直径，以与T形连接器32的直径相匹配。
现在将参照图10-18描述用于上述实施例的几个可选择特征。
在图10中示出的实施例中，闸门插入件180的上部端部接收在凹口192中并且用横向销194固定到插塞140，该凹口192形成在插塞140中。因而，闸门插入件180可以通过简单地脱开翼片联接螺母142和移除插塞140而从十字形连接器42移除。插塞140也可以设有压力试验端口196。
在图11中示出的实施例中，闸门插入件180通过使侧部开口184与出口端口134对准而定位在十字形连接器的进口端口132中。闸门插入件180的顶部或左端部(如在图11中看到的那样)延伸通过侧部端口138，并且如关于图10的实施例那样，被接收在凹口192中并且用销194固定到插塞140。在这个实施例中，闸门插入件180的底部或右端部由密封组件198保持，该密封组件198定位在内部臂44与十字形连接器42之间。与以上描述的密封组件168相似的密封组件198包括衬套170，该衬套170具有支撑环176，该支撑环176由闸门插入件180的底部或右端部接合。
在图12中示出的实施例与在图10中示出的实施例相似。然而，在图12的实施例中，提供定位销200，以帮助将闸门插入件180相对于十字形连接器42定向。具体地说，定位销200的顶部接收在插塞140中的对应孔中，并且当侧部开口184与进口端口132对准时，定位销的底部端部接收在十字形连接器42中的对应孔中。
图13示出了用来将闸门插入件180相对于十字形连接器42的进口端口132定向的另一种装置。在这个实施例中，定位销202定位在十字形连接器42的侧部端口138中，该定位销202包括小直径轴向突起204。当侧部开口184与进口端口132适当地定向时，突起204接收在闸门插入件180的对应孔206中。如关于在图3中示出的实施例那样，侧部端口138由插塞144封闭，该插塞144相对于十字形连接器由密封组件148密封。
在图14中示出的实施例中，闸门插入件180包括上部凸缘，该上部凸缘捕获在盲孔翼片联接螺母210与十字形连接器42的相邻部分之间。上部密封件212定位在上部凸缘208与翼片联接螺母210之间，并且下部密封件214定位在上部凸缘与十字形连接器42之间。上部和下部密封件212、214可以与以上描述的密封部件76相似。另外，翼片联接螺母210可以包括释放捕获压力的通气端口216以及压力试验端口218。
在图15中示出的实施例与在图14中示出的实施例相似。然而，在这个实施例中，闸门插入件180定位在进口端口132中，并且侧部开口184与出口端口134对准，且凸缘208定位在侧部端口138的开口处。另外，闸门插入件180的底部或右端部由密封组件220保持，该密封组件220与以上结合图11描述的密封组件198相似。
在图16中示出的实施例中，提供盲孔插塞222，该盲孔插塞222延伸到闸门插入件180的顶部中。盲孔插塞222包括边沿224，该边沿224通过盲孔翼片联接螺母226既抵靠闸门插入件180的凸缘208又抵靠十字形连接器42的相邻部分而固定。内部密封件228定位在盲孔插塞222与闸门插入件228之间，并且外部密封件230定位在闸门插入件与十字形连接器42之间。内部和外部密封件228、230可以与以上描述的密封部件76相似。另外，翼片联接螺母226可以包括释放捕获压力的通气端口232。
在图17中示出的实施例与在图16中示出的实施例相似；然而，在这个实施例中，闸门插入件180定位在进口端口132中，并且侧部开口184与出口端口134对准，且盲孔插塞222定位在侧部端口138的开口处。另外，闸门插入件180的底部或右端部由密封组件234保持，该密封组件234与以上结合图11描述的密封组件198相似。
在图18中示出的实施例中，顶部端口136由插塞236封闭，该插塞236由翼片联接螺母238固定到十字形连接器42。插塞236包括减小直径的底部部分240，该减小直径的底部部分240接收在闸门插入件180的顶部中，并且用销242固定到闸门插入件180。
管汇拖车10可以设有用来将臂组件36支撑在底盘12上的装置。再参照图1A和1B，例如，臂组件36的每个横向对用对应的支柱部件244支撑在底盘12上。每个支柱部件244包括支架246和横向十字杆248，该支架246通过适当手段(如焊接)连接到底盘12(或另一个元件，该另一个元件又连接到底盘)，该横向十字杆248连接到支架的顶部。十字杆248的每个端部用例如轴环250连接到对应臂组件36，该轴环250用螺栓连接到阴回转部分70或十字形连接器42的顶部端口136延伸过的部分。另外，梁部件252可以连接到相继的十字杆248，以便将纵向稳定性提供给支柱部件244。
因而，可以看到，臂组件36在所有时间都连接到管汇拖车10并且由管汇拖车10支撑。因此，不需要将单独的导管组件独立于管汇拖车10从一个位置运输到另一个位置。另外，当为了井服务操作而建立时，分离导管组件不必连接在高压泵送单元与主管线26之间。而是，关于本发明的管汇拖车10，主管线26可通过将每个臂组件36的外部臂48简单地延伸到对应泵送单元而连接到高压泵送单元。
每个臂组件36可以包括用来将内部臂44支撑在大致水平位置中和用来减小弯曲和扭转负载的装置，这些弯曲和扭转负载作用在内部臂与第一回转接头46之间的连接器104上。参照图2和3，例如，每个臂组件36可以包括对角支柱254，该对角支柱254在轴环256与套筒258之间延伸，该轴环256用螺栓连接或以其它方式连接到阴回转部分70，该套筒258用螺栓连接或以其它方式连接到内部臂44。至少套筒258的上部半部沿内部臂44延伸，并且用大致V形托架260联接到第一回转接头46。托架260包括第一端部262和第二端部264，该第一端部262用螺栓连接或以其它方式连接到套筒258，该第二端部264用U形螺栓266或其它适当装置固定到回转接头46的上部弯头268。第二端部264包括对角的第一板270和水平第二板272，该对角的第一板270包括半圆形切口，该半圆形切口接合近似弯头268的中部的下侧，该水平第二板272包括半圆形切口，该半圆形切口接合弯头的远侧端部部分。因而，支柱254将内部臂44支撑在大致水平位置中，而托架260和特别是第一和第二板270、272与弯头266的接合，将作用在第一回转接头46上的弯曲和扭转负载传递到内部臂44，由此防止这些负载作用在连接器104上，否则这可使连接器变松。
每个臂组件36也可以包括当外部臂48正在展开时用来平衡外部臂48的重量的装置。参照图2，例如，每个臂组件36可以包括平衡液压缸274，该平衡液压缸274固定在第一回转接头46与外部臂48之间。缸274具有第一端部，该第一端部可转动地连接到桥接板276，该桥接板276夹持或以其它方式连接到外部臂48。缸274的第二端部可转动地连接到大致水平延伸托架278，该大致水平延伸托架278夹持或以其它方式连接到第一回转接头46的水平回转部分280上。托架278可以由竖向板282支撑，该竖向板282用U形螺栓286或其它适当装置连接到第一回转接头46的中部弯头284。缸274可以包括简单流体填充或弹簧缸。可选择地，缸274可以包括液压缸，该液压缸的压力被控制，以将恒定平衡力提供给外部臂48。
应该认识到，尽管关于本发明的优选实施例已经描述了本发明，但本领域的技术人员可以开发结构和操作细节的广泛变化，而不脱离本发明的原理。例如，在不同实施例中示出的各种元素可以按以上未表明的方式组合体。因此，所附的权利要求书要解释成覆盖落在本发明的真实范围和精神内的全部等效物。
Claims (34)
1.管汇拖车的组合体，该管汇拖车的组合体包括至少一根主管线，该至少一根主管线具有多个排出连接器，并且该管汇拖车的组合体包括多个铰接臂组件，所述多个铰接臂组件每个均连接到对应的排出连接器，每个铰接臂组件包括：
连接器部件，所述连接器部件至少包括进口端口、出口端口以及第三端口，该第三端口大致布置成与出口端口相对，并且由可移除的插塞部件封闭；
铰接导管组件，所述铰接导管组件包括第一端部，该第一端部连接到进口端口；以及
立管旋转接头，所述立管旋转接头连接在出口端口和相应的排出连接器之间；
其中，铰接导管组件的第二端部与泵送单元是可连接的，由此将泵送单元流体连接至主管线。
2.根据权利要求1所述的管汇拖车的组合体，其中，第三端口竖向地定位在进口端口和出口端口上方。
3.根据权利要求2所述的管汇拖车的组合体，其中，当第二端部连接到泵送单元上时，第三端口竖向地定位在铰接导管组件上方。
4.根据权利要求1所述的管汇拖车的组合体，还包括闸门插入件，该闸门插入件定位在出口端口中，并且通过第三端口是可移除的。
5.根据权利要求4所述的管汇拖车的组合体，其中，闸门插入件定位在形成在出口端口中的沉孔中。
6.根据权利要求4所述的管汇拖车的组合体，其中，闸门插入件支撑在密封组件上，该密封组件定位在连接器部件与立管旋转接头之间。
7.根据权利要求6所述的管汇拖车的组合体，其中，密封组件包括衬套，该衬套径向突出到出口端口中，并且闸门插入件被支撑在该衬套上。
8.根据权利要求4所述的管汇拖车的组合体，其中，闸门插入件穿过第三端口延伸到插塞部件。
9.根据权利要求8所述的管汇拖车的组合体，其中，闸门插入件包括横向拉杆，该横向拉杆接近插塞部件布置。
10.根据权利要求8所述的管汇拖车的组合体，其中，闸门插入件连接到插塞部件。
11.根据权利要求8所述的管汇拖车的组合体，其中，闸门插入件包括至少一个进口开口，并且铰接臂组件还包括用来将进口开口与进口端口对准的对准装置。
12.根据权利要求11所述的管汇拖车的组合体，其中，对准装置包括对准销，当进口开口与进口端口对准时，该对准销被接收在插塞部件和连接器部件的相对的孔中。
13.根据权利要求11所述的管汇拖车的组合体，其中，连接器部件包括第四端口，该第四端口大致布置成与进口端口相对，并且对准装置包括定位销，该定位销定位在第四端口中，并且该定位销包括轴向突起，当进口开口与进口端口对准时，该轴向突起被接收在闸门插入件中的对应的孔中。
14.根据权利要求8所述的管汇拖车的组合体，其中，插塞部件包括盲孔螺母，并且闸门插入件包括径向凸缘，该径向凸缘被捕获在盲孔螺母和连接器部件的相邻部分之间，由此将闸门插入件固定在连接器部件内。
15.根据权利要求14所述的管汇拖车的组合体，还包括第一密封件和第二密封件，该第一密封件定位在所述径向凸缘与盲孔螺母之间，该第二密封件定位在所述径向凸缘和连接器部件的所述相邻部分之间。
16.根据权利要求8所述的管汇拖车的组合体，其中，插塞部件包括盲孔插塞，该盲孔插塞延伸到闸门插入件中，并且由螺母固定到连接器部件。
17.根据权利要求1所述的管汇拖车的组合体，其中，连接器部件包括第四端口，该第四端口大致布置成与进口端口相对，并且由可移除的插塞部件封闭。
18.根据权利要求17所述的管汇拖车的组合体，其中，连接器部件构造成使得进口端口和第四端口的每一个与铰接导管组件是可连接的。
19.根据权利要求17所述的管汇拖车的组合体，还包括闸门插入件，该闸门插入件定位在进口端口中，并且通过第四端口是可移除的。
20.根据权利要求19所述的管汇拖车的组合体，其中，闸门插入件定位在形成在进口端口中的沉孔中。
21.根据权利要求19所述的管汇拖车的组合体，其中，闸门插入件抵靠密封组件而被支撑，该密封组件定位在连接器部件与铰接导管组件之间。
22.根据权利要求21所述的管汇拖车的组合体，其中，密封组件包括衬套，该衬套径向突出到进口端口中，并且闸门插入件抵靠该衬套而被支撑。
23.根据权利要求19所述的管汇拖车的组合体，其中，闸门插入件穿过第四端口延伸到插塞部件。
24.根据权利要求23所述的管汇拖车的组合体，其中，闸门插入件包括横向拉杆，该横向拉杆接近插塞部件布置。
25.根据权利要求23所述的管汇拖车的组合体，其中，闸门插入件连接到插塞部件。
26.根据权利要求23所述的管汇拖车的组合体，其中，插塞部件包括盲孔螺母，并且闸门插入件包括径向凸缘，该径向凸缘被捕获在盲孔螺母与连接器部件的相邻部分之间，由此将闸门插入件固定在连接器部件内。
27.根据权利要求26所述的管汇拖车的组合体，还包括第一密封件和第二密封件，该第一密封件定位在所述径向凸缘和盲孔螺母之间，该第二密封件定位在所述径向凸缘和连接器部件的所述相邻部分之间。
28.根据权利要求23所述的管汇拖车的组合体，其中，插塞部件包括盲孔插塞，该盲孔插塞延伸到闸门插入件中，并且由螺母固定到连接器部件。
29.根据权利要求4所述的管汇拖车的组合体，其中：
闸门插入件包括闸门孔口，该闸门孔口在与立管旋转接头相邻的闸门孔口的端部处包括出口开口直径；
立管旋转接头包括阳回转部分和阴回转部分，该阳回转部分包括阳回转孔，该阴回转部分包括阴回转孔；以及
阳回转孔和阴回转孔中的至少一个的直径从与出口开口直径近似相等的第一直径增大到较大的第二直径，由此在流过立管旋转接头的流体中产生压降。
30.根据权利要求4所述的管汇拖车的组合体，其中：
闸门插入件包括闸门孔口，该闸门孔口在与立管旋转接头相邻的闸门孔口的端部处包括出口开口直径；
立管旋转接头包括阳回转部分和阴回转部分，该阳回转部分包括阳回转孔，该阴回转部分包括阴回转孔；
阴回转部分布置成与闸门插入件相邻；
阴回转孔的直径从与出口开口直径近似相等的第一直径增大到较大的第二直径；以及
阳回转孔的直径与第二直径近似相等。
31.根据权利要求4所述的管汇拖车的组合体，其中：
闸门插入件包括闸门孔口，该闸门孔口在与立管旋转接头相邻的闸门孔口的端部处包括出口开口直径；
立管旋转接头包括阳回转部分和阴回转部分，该阳回转部分包括阳回转孔，该阴回转部分包括阴回转孔；
阴回转部分布置成与闸门插入件相邻；
阴回转孔的直径与出口开口直径近似相等；以及
阳回转孔的直径从与出口开口直径近似相等的第一直径增大到较大的第二直径。
32.根据权利要求4所述的管汇拖车的组合体，其中，立管旋转接头连接到隔离阀，该隔离阀又连接到排出连接器。
33.根据权利要求32所述的管汇拖车的组合体，其中：
闸门插入件包括闸门孔口，该闸门孔口在与立管旋转接头相邻的闸门孔口的端部处包括出口开口直径；
立管旋转接头包括阳回转部分和阴回转部分，该阳回转部分包括阳回转孔，该阴回转部分包括阴回转孔；
阳回转孔的直径与出口开口直径近似相等；
阴回转孔的直径与出口开口直径近似相等；以及
隔离阀包括阀孔，该阀孔的直径从与出口开口直径近似相等的第一直径增大到较大的第二直径。
34.根据权利要求32所述的管汇拖车的组合体，其中：
闸门插入件包括闸门孔口，该闸门孔口在与立管旋转接头相邻的闸门孔口的端部处包括出口开口直径；
隔离阀包括阀孔和封闭部件，该封闭部件横跨阀孔定位；
阀孔的直径大于出口开口直径；以及
封闭部件包括封闭部件孔，该封闭部件孔包括孔口，该孔口具有与出口开口直径近似相等的直径。
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