CN105863597A

CN105863597A - 一种二氧化碳干法压裂高压管汇装置

Info

Publication number: CN105863597A
Application number: CN201610359081.3A
Authority: CN
Inventors: 刘广春; 钟新荣; 姚伟; 詹勇; 郭春峰; 张铁军; 韩旭辉; 晏军; 刘兵; 王美琴; 李丹; 胡洪彬; 张世龙; 林勇
Original assignee: Changqing Downhole Operation Co of CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd
Current assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2036-05-27
Also published as: CN105863597B

Abstract

本发明提供了一种二氧化碳干法压裂高压管汇装置，通过在三通上安装压力传感器监测压裂施工中高压管线的实时压力；每根管线上都用3寸旋塞进行隔离和2寸旋塞进行放压，解决了管线刺漏或者部分管线里二氧化碳结干冰、气化带来的风险；每根管线上都安装有单流阀，防止液体回流；两根主管线进行了连接，确保两根主管线上的流体平均分配。具有安全、规范、合理、便捷、可靠等特点，可大幅度缩短管线连接时间，减少高压管阀件损伤程度，减少人员劳动强度，提高施工效率。针对二氧化碳特性，在高压管线上安装了多个旋塞阀、单流阀、压力传感器等安全控制装置，可极大减少二氧化碳干法压裂施工作业风险，满足压裂现场HSE作业要求及现场正常施工要求。

Description

一种二氧化碳干法压裂高压管汇装置

技术领域

本发明属于油田压裂技术领域，具体涉及一种二氧化碳干法压裂高压管汇装置。

背景技术

由于二氧化碳干法压裂具有无水相、零污染等优点，以及随着人们对水资源和环境问题的重视，二氧化碳无水压裂正在成为一种取代常规水利压裂的前沿压裂技术，由于该压裂工艺流体是具有超低温和高压的液态二氧化碳，所以对该工艺施工时高压管线的材料及连接方式有较高的要求。为了使二氧化碳压裂高压管线连接安全、简便、合理，必须要规范高压管汇装置的连接。

现在的二氧化碳干法压裂作业存在以下问题：

（1）安装地面高压管线时必须留有较宽敞的人员和车辆通道，导致占地面积增加，在施工井场偏小的现状下增加了设备合理摆放的难度；

（2）二氧化碳干法压裂施工管线连接是由多个加厚的CO₂压裂专用的耐低温、耐高压的管线、旋塞阀、单流阀等装置组合而成，单个连接流程复杂，大大增加了现场操作人员劳动强度。

发明内容

本发明的目的是克服现有二氧化碳干法压裂作业中存在的施工管线连接流程复杂、高压管阀件损伤程度大、操作人员劳动强大的问题。

为此，本发明提供了一种二氧化碳干法压裂高压管汇装置，包括Ⅰ路主管线和Ⅱ路主管线，Ⅰ路主管线的一端和Ⅱ路主管线的一端分别连接在采油树上，Ⅱ路主管线的中段串接有一T型三通，该T型三通通过双母石油短接与Ⅰ路主管线的另外一端连接，Ⅱ路主管线的另外一端串接着单流阀一，单流阀一通过T型三通一连接着主压车；

Ⅰ路主管线上依次串接着T型三通二、单流阀二、T型三通三，T型三通二设在靠近采油树一端；Ⅰ路主管线在T型三通三和双母石油短接之间串接着多个歧管三通；

Ⅱ路主管线上依次串接着T型三通四、单流阀三，T型三通四设在靠近采油树一端；Ⅱ路主管线在T型三通和单流阀一之间串接着多个歧管三通；

所述Ⅰ路主管线、Ⅱ路主管线上的每一个歧管三通的斜管端口分别连接着一个单流阀四，每一个单流阀四连接着一个T型三通五，T型三通五连接着主压车；

所述的T型三通一、T型三通三、T型三通四、每一个T型三通五上均连接着2寸旋塞。

所述T型三通二采用3*2*3寸型结构，T型三通二的2寸扣连接有压力传感器。

所述单流阀二和T型三通三之间、单流阀一和Ⅱ路主管线上的歧管三通之间、单流阀三和Ⅱ路主管线上的歧管三通之间分别串接有一3寸旋塞一。

所述每一个歧管三通的斜管端口和单流阀四之间串接着一个3寸旋塞二。

所述T型三通一、T型三通三、T型三通四、每一个T型三通五均采用3*2*3寸型结构，2寸旋塞均连接在其2寸扣上。

所述单流阀一、单流阀二、单流阀三、单流阀四均采用闸板式单流阀，结构为F* M，扣型为FIG 1502。

所述的T型三通、T型三通一、T型三通二、T型三通三、T型三通四、每一个T型三通五的结构为F*M*M，扣型为FIG 1502；3寸旋塞一、3寸旋塞二的结构为F*M，扣型为FIG 1502；每一个歧管三通的结构为F*F*M，扣型为FIG 1502。

所述2寸旋塞的结构为F*M，扣型为FIG 1502。

本发明的有益效果：本发明提供的这种二氧化碳干法压裂高压管汇装置，通过在三通上安装压力传感器可以监测压裂施工中高压管线的实时压力；每根管线上都用3寸旋塞进行隔离和2寸旋塞进行放压，解决了管线刺漏或者部分管线里二氧化碳结干冰、气化带来的风险；每根管线上都安装有单流阀，防止液体回流；两根主管线进行了连接，确保两根主管线上的流体平均分配。具有安全、规范、合理、便捷、可靠等特点，可大幅度缩短管线连接时间，减少高压管阀件损伤程度，减少人员劳动强度，提高施工效率。针对二氧化碳特性，在高压管线上安装了多个旋塞阀、单流阀、压力传感器等安全控制装置，可极大减少二氧化碳干法压裂施工作业风险，同时由于本发明简单实用，可以满足压裂现场HSE作业要求及现场正常施工要求。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是二氧化碳干法压裂高压管汇装置的结构示意图。

附图标记说明：1、Ⅰ 路主管线；2、Ⅱ路主管线；3、T型三通；4、双母石油短接；5、T型三通一；6、单流阀一；7、T型三通二；8、单流阀二；9、T型三通三；10、T型三通四；11、单流阀三；12、歧管三通；13、单流阀四；14、T型三通五；15、主压车；16、3寸旋塞一；17、3寸旋塞二；18、压力传感器；19、2寸旋塞。

具体实施方式

实施例1：

为了解决现有二氧化碳干法压裂作业中存在的施工管线连接流程复杂、高压管阀件损伤程度大、操作人员劳动强大的问题，本实施例提供了如图1所示的一种二氧化碳干法压裂高压管汇装置，包括Ⅰ路主管线1和Ⅱ路主管线2，Ⅰ路主管线1的一端和Ⅱ路主管线2的一端分别连接在采油树上，Ⅱ路主管线2的中段串接有一T型三通3，该T型三通3通过双母石油短接4与Ⅰ路主管线1的另外一端连接，Ⅱ路主管线2的另外一端串接着单流阀一6，单流阀一6通过T型三通一5连接着主压车15；

Ⅰ路主管线1上依次串接着T型三通二7、单流阀二8、T型三通三9，T型三通二7设在靠近采油树一端；Ⅰ路主管线1在T型三通三9和双母石油短接4之间串接着多个歧管三通12；

Ⅱ路主管线2上依次串接着T型三通四10、单流阀三11，T型三通四10设在靠近采油树一端；Ⅱ路主管线2在T型三通3和单流阀一6之间串接着多个歧管三通12；

所述Ⅰ路主管线1、Ⅱ路主管线2上的每一个歧管三通12的斜管端口分别连接着一个单流阀四13，每一个单流阀四13连接着一个T型三通五14，T型三通五14连接着主压车15；

所述的T型三通一5、T型三通三9、T型三通四10、每一个T型三通五14上均连接着2寸旋塞19。

需要说明的是，Ⅰ路主管线1和Ⅱ路主管线2通过双母石油短接4连接，是为了确保两根管线上的流体平均分配；每根管线上都安装的单流阀，是为了防止液体回流；本实施例中所有的管线必须满足额定工作压力 15000psi，扣型：FIG 1502。

本实施例提供的二氧化碳干法压裂高压管汇装置的工作过程是：根据施工排量要求将Ⅰ路主管线1和Ⅱ路主管线2的一端分别与采油树连接，T型三通一5和每一个T型三通五14与主压车15连接，本实施例以设计总排量6.0m3/min为例，Ⅰ路主管线1和Ⅱ路主管线2上分别连接三台压裂车；先是试压阶段，关闭井口阀门，利用氮气进行试压作业；接着是冷泵阶段，开启全部放空2寸旋塞19，观察每台主压车的上液排空情况，冷泵正常后，立即关闭相应2寸旋塞；然后是压裂阶段，冷泵结束后，关闭所有放空2寸旋塞19，关闭所有的3寸旋塞一16、3寸旋塞二17，打开主压裂闸门后就可以正常压裂；最后是放压阶段，开启全部2寸旋塞19，逐步放出液态CO₂，以防止因压力突降造成高低压管线内结干冰，放压至零。

本实施例的目的是提供一种适合二氧化碳干法压裂工艺的集成化的高压管汇装置，它具有安全、规范、合理、便捷、可靠等特点，可大幅度缩短了管线连接时间，减少了高压管阀件损伤程度，减少了人员劳动强度，提高施工效率。其高压管线上安装了多个旋塞阀、单流阀、安全阀、压力传感器、泄压阀等安全控制装置，可极大减少二氧化碳干法压裂施工作业风险，同时由于本发明简单实用，可以满足压裂现场HSE作业要求及现场正常施工要求。

实施例2：

在实施例1的基础上，所述T型三通二7采用3*2*3寸型结构，为了监测压裂施工中高压管线的实时压力，T型三通二7的2寸扣连接有压力传感器19。

实施例3：

在实施例1的基础上，所述单流阀二8和T型三通三9之间、单流阀一6和Ⅱ路主管线2上的歧管三通12之间、单流阀三11和Ⅱ路主管线2上的歧管三通12之间分别串接有一3寸旋塞一16。所述每一个歧管三通12的斜管端口和单流阀四13之间串接着一个3寸旋塞二17。每根管线上都用3寸旋塞进行隔离和2寸旋塞进行放压，解决了管线刺漏或者部分管线里二氧化碳结干冰、气化带来的风险；

实施例4：

在实施例1的基础上，所述T型三通一5、T型三通三9、T型三通四10、每一个T型三通五14均采用3*2*3寸型结构，2寸旋塞19均连接在其2寸扣上。所述单流阀一6、单流阀二8、单流阀三11、单流阀四13均采用闸板式单流阀，结构为F* M，扣型为FIG 1502。所述的T型三通3、T型三通一5、T型三通二7、T型三通三9、T型三通四10、每一个T型三通五14的结构为F*M*M，扣型为FIG 1502；3寸旋塞一16、3寸旋塞二17的结构为F*M，扣型为FIG 1502；每一个歧管三通12的结构为F*F*M，扣型为FIG 1502。所述2寸旋塞的结构为F*M，扣型为FIG 1502。

本实施例中的所有的部件的额定工作压力都要求为15000psi，扣型为FIG 1502，需要特别说明的是，每条主管线及分支管线上有安装有旋塞，单流阀，放喷旋塞，一旦某部位发生刺漏，则可以旋塞隔离并且泄压。

实施例5：

二氧化碳干法压裂高压管汇装置的应用方法，包括如下步骤：

根据施工排量要求将Ⅰ路主管线1和Ⅱ路主管线2的一端分别与采油树连接，T型三通一5和每一个T型三通五14与主压车15连接，本实施例以设计总排量6.0m3/min为例，Ⅰ路主管线1和Ⅱ路主管线2上分别连接三台压裂车；

步骤一，试压阶段

关闭井口阀门，利用氮气进行试压作业。

步骤二，冷泵阶段

开启全部放空2寸旋塞阀，观察每台主压车的上液排空情况，冷泵正常后，立即关闭相应2寸旋塞阀；

步骤三，压裂阶段

步骤二结束后，关闭所有放空旋塞，打开主压裂闸门后就可以正常压裂；

步骤四，放压阶段

开启全部2〞旋塞阀，逐步放出液态CO2，以防止因压力突降造成高低压管线内结干冰，放压至零。

具体的组装方法是：Ⅰ路主管线连接：从采油树开始+直管线至地面+3*2*3寸T型三通（F*F*M，其2寸扣连接压力传感器）+3寸单流阀（F*M）+3寸旋塞（F*M）+3*2*3寸T型三通（F*F*M，其2寸扣连接带有孔堵头的2寸旋塞）+3寸直管线+3*3*3寸歧管三通（F*F*M）+3m3寸直管线+3*3*3寸歧管三通（F*F*M）（根据该主管线所需主压车连接数量，连接所需的歧管三通数量）。

Ⅱ路主管线连接：从采油树开始+直管线至地面+3*2*3寸T型三通（F*F*M，其2寸扣连接带有孔堵头的2寸旋塞）+3寸单流阀（F*M）+3寸旋塞（F*M）+3寸直管线+3*3*3寸歧管三通（F*F*M）+3m3寸直管线+3*3*3寸歧管三通（F*F*M）（根据该主管线所需主压车连接数量，连接所需的歧管三通数量）。

Ⅲ路为分支管线连接：从主管线3寸歧管三通开始+3寸旋塞（F*M）+3寸单流阀（F*M）+3*2*3寸T型三通（F*F*M，其2寸扣连接带有孔堵头的2寸旋塞）+连接至主压车。

Ⅰ路主管线和Ⅱ路主管线通过双母短接（M*M）相互连通。所有高压管件必须满足以下要求：额定工作压力：15000psi，扣型：FIG 1502。

本发明提供的这种二氧化碳干法压裂高压管汇装置，通过在三通上安装压力传感器可以监测压裂施工中高压管线的实时压力；每根管线上都用3寸旋塞进行隔离和2寸旋塞进行放压，解决了管线刺漏或者部分管线里二氧化碳结干冰、气化带来的风险；每根管线上都安装有单流阀，防止液体回流；两根主管线进行了连接，确保两根主管线上的流体平均分配。具有安全、规范、合理、便捷、可靠等特点，可大幅度缩短管线连接时间，减少高压管阀件损伤程度，减少人员劳动强度，提高施工效率。针对二氧化碳特性，在高压管线上安装了多个旋塞阀、单流阀、压力传感器等安全控制装置，可极大减少二氧化碳干法压裂施工作业风险，同时由于本发明简单实用，可以满足压裂现场HSE作业要求及现场正常施工要求。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims

1.一种二氧化碳干法压裂高压管汇装置，其特征在于：包括Ⅰ路主管线（1）和Ⅱ路主管线（2），Ⅰ路主管线（1）的一端和Ⅱ路主管线（2）的一端分别连接在采油树上，Ⅱ路主管线（2）的中段串接有一T型三通（3），该T型三通（3）通过双母石油短接（4）与Ⅰ路主管线（1）的另外一端连接，Ⅱ路主管线（2）的另外一端串接着单流阀一（6），单流阀一（6）通过T型三通一（5）连接着主压车（15）；

Ⅰ路主管线（1）上依次串接着T型三通二（7）、单流阀二（8）、T型三通三（9），T型三通二（7）设在靠近采油树一端；Ⅰ路主管线（1）在T型三通三（9）和双母石油短接（4）之间串接着多个歧管三通（12）；

Ⅱ路主管线（2）上依次串接着T型三通四（10）、单流阀三（11），T型三通四（10）设在靠近采油树一端；Ⅱ路主管线（2）在T型三通（3）和单流阀一（6）之间串接着多个歧管三通（12）；

所述Ⅰ路主管线（1）、Ⅱ路主管线（2）上的每一个歧管三通（12）的斜管端口分别连接着一个单流阀四（13），每一个单流阀四（13）连接着一个T型三通五（14），T型三通五（14）连接着主压车（15）；

所述的T型三通一（5）、T型三通三（9）、T型三通四（10）、每一个T型三通五（14）上均连接着2寸旋塞（19）。

2.如权利要求1所述的二氧化碳干法压裂高压管汇装置，其特征在于：所述T型三通二（7）采用3*2*3寸型结构，T型三通二（7）的2寸扣连接有压力传感器（19）。

3.如权利要求1所述的二氧化碳干法压裂高压管汇装置，其特征在于：所述单流阀二（8）和T型三通三（9）之间、单流阀一（6）和Ⅱ路主管线（2）上的歧管三通（12）之间、单流阀三（11）和Ⅱ路主管线（2）上的歧管三通（12）之间分别串接有一3寸旋塞一（16）。

4. 如权利要求3所述的二氧化碳干法压裂高压管汇装置，其特征在于：所述每一个歧管三通（12）的斜管端口和单流阀四（13）之间串接着一个3寸旋塞二（17）。

5.如权利要求1所述的二氧化碳干法压裂高压管汇装置，其特征在于：所述T型三通一（5）、T型三通三（9）、T型三通四（10）、每一个T型三通五（14）均采用3*2*3寸型结构，2寸旋塞（19）均连接在其2寸扣上。

6.如权利要求1所述的二氧化碳干法压裂高压管汇装置，其特征在于：所述单流阀一（6）、单流阀二（8）、单流阀三（11）、单流阀四（13）均采用闸板式单流阀，结构为F* M，扣型为FIG 1502。

7.如权利要求4所述的二氧化碳干法压裂高压管汇装置，其特征在于：所述的T型三通（3）、T型三通一（5）、T型三通二（7）、T型三通三（9）、T型三通四（10）、每一个T型三通五（14）的结构为F*M*M，扣型为FIG 1502；3寸旋塞一（16）、3寸旋塞二（17）的结构为F*M，扣型为FIG 1502；每一个歧管三通（12）的结构为F*F*M，扣型为FIG 1502。

8.如权利要求5所述的二氧化碳干法压裂高压管汇装置，其特征在于：所述2寸旋塞的结构为F*M，扣型为FIG 1502。