CN107806329B - 一种超高压减振压裂万向管汇接头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超高压减振压裂万向管汇接头，属石油天然气水力压裂设备部件技术领域。它由壳体、压缩弹簧、左凸锥塞、右凸锥塞、左凹凸管接头和右凹凸管接头构成，壳体内一侧装有左凹凸管接头，另一侧装有右凹凸管接头，左凹凸管接头和右凹凸管接头的一端分别延伸至壳体外端。该管汇接头的凹凸管接头与壳体之间采用橡胶软密封和金属硬密封相结合的方式，可使其工作时液压力越大，密封力越大，密封效果越好；同时可以吸收空间任意方向上的振动，达到较好的隔振效果。该接头采用双管接头或多管接头串联形式，能实现一定角度范围内的空间异面高压管联接，降低压裂管汇现场安装难度。
Description
技术领域
本发明涉及一种超高压减振压裂万向管汇接头，属石油天然气水力压裂设备部件技术领域。
背景技术
水力压裂作业石油气储层改造和增产稳产的主要手段之一，随着低渗透油气、致密油、页岩气等非常规能源的开发，以及水力压裂技术的提高，水力压裂装备朝着超高压、大排量、高可靠性方向发展。页岩气井组水力压裂规模较大，甚至已出现过“千方砂，万方液”的作业情况。整个压裂过程需要有多台压裂泵车和混砂车同时进行压裂液混配和加压，然后通过多路高压管线汇集并输送到井内。
目前，高压排出管汇通常采用排出法兰、活动弯头、直管总成等高压管汇件组成，高压排出管汇进液端通过法兰形式与压裂泵排出口连接并固定，排出端通过由壬形式与地面高压管汇撬直接连接，现有高压排出管汇在长时间压裂作业时，结构突变处和应力集中处易产生疲劳裂纹，导致法兰连接失效、管壁刺漏和爆裂等问题。其主要原因如下：其一，压裂车上的压裂泵为往复式泵，存在一定的流量脉动；其二，整个高压管汇结构复杂，排量和压力不均衡；其三，压裂泵车上由发动机和压裂泵运行时产生的振动，也会通过法兰、由壬或螺纹等刚性连接传递到高压管汇。因此，整个压裂高压管汇系统在复杂的激励下经常会出现振动异常，导致压裂高压排出管汇使用寿命短、可靠性低。
发明内容
本发明目的在于：提供一种能有效降低振动对高压管汇的不利影响，提高管汇的使用寿命，保证高压管汇平稳运行的超高压减振压裂万向管汇接头。
本发明的技术方案是：
一种超高压减振压裂万向管汇接头，它由壳体、压缩弹簧、左凸锥塞、右凸锥塞、左凹凸管接头和右凹凸管接头构成，其特征在于：壳体内一侧通过左凸锥塞安装有左凹凸管接头，壳体内另一侧通过右凸锥塞安装有右凹凸管接头，左凸锥塞和右凸锥塞之间设置有压缩弹簧，左凹凸管接头和右凹凸管接头的一端分别延伸至壳体外端。
所述的左凹凸管接头和右凹凸管接头与壳体之间滑动密封连接。
所述的左凹凸管接头和右凹凸管接头分别为筒状体，左凹凸管接头和右凹凸管接头的两端端头分别设置有球面凸缘。
所述的球面凸缘呈喇叭状。
所述的左凹凸管接头和右凹凸管接头与壳体之间设置有橡胶密封圈，橡胶密封圈一侧的左凹凸管接头和右凹凸管接头与壳体之间依次设置有半圆形钢圈、月型密封钢圈和O型密封圈。
所述的壳体由左壳体和右壳体构成，左壳体和右壳体之间设置有密封钢圈，左壳体和右壳体之间通过固定螺栓连接固定。
本发明的有益效果在于：
该超高压减振压裂万向管汇接头工作时，采用单万向管汇接头或双万向管汇接头安装，可以使管汇在一定范围内实现空间任意连接，压裂管汇安装变得简单方便；凹凸管接头与壳体之间采用橡胶软密封和金属硬密封相结合的方式，可使其工作时液压力越大，密封力越大，密封效果越好；同时可以吸收空间任意方向上的振动，达到较好的隔振效果。该超高压减振压裂万向管汇接头采用双管接头或多管接头串联形式，能实现一定角度范围内的空间异面高压管联接，降低压裂管汇现场安装难度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中的A处结构放大图；
图3本发明的安装示意图。
图中：1、压缩弹簧，2、左凸锥塞，3、右凸锥塞，4、左凹凸管接头，5、右凹凸管接头，6、左壳体，7、右壳体，8、密封钢圈，9、固定螺栓，10、橡胶密封圈，11、半圆形钢圈，12、月型密封钢圈，13、O型密封圈。
具体实施方式
该超高压减振压裂万向管汇接头由壳体、压缩弹簧1、左凸锥塞2、右凸锥塞3、左凹凸管接头4和右凹凸管接头5构成，壳体由左壳体6和右壳体7构成，左壳体6和右壳体7对应的端面上分别设置有环形密封槽，环形密封槽内装有密封钢圈8，左壳体6和右壳体7之间通过固定螺栓9连接固定；以实现左壳体6和右壳体7之间的金属硬密封。
壳体内一侧通过左凸锥塞2安装有左凹凸管接头4，壳体内另一侧通过右凸锥塞3安装有右凹凸管接头5。左凹凸管接头4和右凹凸管接头5分别为筒状体，左凹凸管接头4和右凹凸管接头5的两端端头分别设置有呈喇叭状的球面凸缘，左凹凸管接头4和右凹凸管接头5的球面凸缘与壳体的球面尺寸一致，左凹凸管接头4和右凹凸管接头分别通过喇叭状的球面凸缘与壳体滑动密封连接。凹凸管接头可在一定的空间角度范围内实现相对壳体的摆动和转动。左凸锥塞2和右凸锥塞3之间设置有压缩弹簧1，左凹凸管接头4和右凹凸管接头5的一端分别延伸至壳体外端。
左凹凸管接头和右凹凸管接头的喇叭状的球面凸缘与壳体之间设置有橡胶密封圈10，橡胶密封圈10一侧的左凹凸管接头4和右凹凸管接头5与壳体之间依次设置有半圆形钢圈11、月型密封钢圈12和O型密封圈13。橡胶密封圈10和O型密封圈13在内腔液体压力作用下，可实现凹凸管接头与壳体之间的低压软密封。
月型密封钢圈12在压缩弹簧1预紧力和内腔液体压力的共同作用下，可实现低压、高压和超高压的线接触硬密封。
该管汇接头的月型密封钢圈12的材料硬度比壳体和凹凸管接头低，在内压力和接触力作用下可发生弹塑性变形，使密封面贴合紧密，液体压力越大，密封效果越好。半圆形钢圈11分别与橡胶密封圈10和月型密封钢圈12接触，起支撑和传力作用。
该管汇接头，采用单万向管汇接头或双万向管汇接头安装，可以使管汇在一定范围内实现空间任意连接，压裂管汇安装变得简单方便；可以隔离任何方向的小幅振动。若采用多个管接头串联方式，能够实现一定角度范围内的空间异面压裂管线万向联接，并隔离压裂管汇空间任何方向的小幅振动，减振效果更好，可有效降低振动对管汇的影响，提高压裂管汇可靠性。
Claims (3)
1.一种超高压减振压裂万向管汇接头，它由壳体、压缩弹簧（1）、左凸锥塞（2）、右凸锥塞（3）、左凹凸管接头（4）和右凹凸管接头（5）构成，其特征在于：壳体内一侧通过左凸锥塞（2）安装有左凹凸管接头（4），壳体内另一侧通过右凸锥塞（3）安装有右凹凸管接头（5），左凸锥塞和（2）右凸锥塞（3）之间设置有压缩弹簧（1），左凹凸管接头（4）和右凹凸管接头（5）的一端分别延伸至壳体外端；左凹凸管接头（4）和右凹凸管接头（5）与壳体之间滑动密封连接；
所述的左凹凸管接头（4）和右凹凸管接头（5）与壳体之间设置有橡胶密封圈（10），橡胶密封圈（10）一侧的左凹凸管接头（4）和右凹凸管接头（5）与壳体之间依次设置有半圆形钢圈（11）、月型密封钢圈（12）和O型密封圈（13）； 橡胶密封圈（10）和O型密封圈（13）在压力作用下，可实现凹凸管接头与壳体之间的低压软密封；月型密封钢圈（12）在压缩弹簧（1）预紧力和内腔液体压力的共同作用下，可实现低压、高压和超高压的线接触硬密封；使密封面贴合紧密，液体压力越大，密封效果越好；所述的壳体由左壳体（6）和右壳体（7）构成，左壳体（6）和右壳体（7）之间设置有密封钢圈（8），左壳体（6）和右壳体（7）之间通过固定螺栓（9）连接固定。
2.根据权利要求1所述的一种超高压减振压裂万向管汇接头，其特征在于：所述的左凹凸管接头（4）和右凹凸管接头（5）分别为筒状体，左凹凸管接头（4）和右凹凸管接头（5）的两端端头分别设置有球面凸缘。
3.根据权利要求2所述的一种超高压减振压裂万向管汇接头，其特征在于：所述的球面凸缘呈喇叭状。
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