CN111396752A - 一种大通径高压管汇装置及使用方法 - Google Patents

一种大通径高压管汇装置及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种大通径高压管汇装置及使用方法，包括第一多通管，所述多个第一多通管首尾相连组成一字型高压主通道，高压主通道一端设有第二多通管排出口，另一端设有第二法兰由壬，所述第一多通管两侧设有相平齐的进液侧通道，进液侧通道一侧设有高压阀，所述高压阀与进液侧通道连通，能满足目前大规模压裂施工高压力、大排量的施工需求，结构紧凑在减轻整体重量方面效果显著，一字型中心主管汇作为高压汇流传输管路，通径大、流道畅通、摩阻小，减小了管汇内壁冲蚀及压力损失，进液侧通道水平对齐，高压进液相互冲击对消，避免了对主管道的冲蚀，有助于缓解振动带来不利影响，增强管汇可靠性，延长管汇使用寿命，降低管汇刺漏或爆裂的风险。

Description

一种大通径高压管汇装置及使用方法
技术领域
本发明涉及石油天然气勘探开发水力压裂领域，尤其是涉及一种大通径高压管汇装置及使用方法。
背景技术
压裂管汇在水力压裂施工中是将混砂车输出的低压压裂液汇集后分配各多台压裂泵车，将泵车加压后的高压压裂液汇集并输送至井口的管汇装置，是压裂施工作业必不可少的设备。石油天然气勘探开发尤其是页岩气大规模压裂施工，具有压力高、排量大、作业时间长的特点，据统计目前最高施工压力123MPa,常规页岩气井施工压力也达到了80～92MPa,施工排量12～16m3/min,最大18 m3/min，连续作业时间长，如此恶劣的施工工况对高压管汇可靠性、安全性等提出更高要求。
目前应用于压裂施工的高压管汇结构形式众多，主要以两通道或三通道的为主的由壬连接高压管汇为主。由壬连接高压管汇最大规格4"，140MPa高压管汇最大规格3",管汇通径受限，难以满足高压力、大排量的压裂施工。此外，由壬连接结构橡胶密封，连接接口处容易受振动影响出现疲劳破坏，对高强度施工的管汇的可靠性和安全性无法保障。因由壬式高压管汇固有结构特点，通径小，携砂的高压压裂液流速高，对管汇内壁冲蚀损伤严重，尤其管汇上多个由壬接口处、侧流道与主流道交汇处等冲蚀损伤较多，容易出管汇本体刺漏或爆裂，降低了管汇件使用寿命，同时也个现场人员和设备带来较大安全隐患。
中国专利CN110374575A“一种新型高压管汇装置”，结构较为复杂，零件连接面多，对密封性要求极高，在高压工作环境下工作寿命低，且第一进液管路与第二进液管路为高压流体进液口，但是进液口正对主通道内壁，高压流体对内壁的冲蚀极大，大大的降低了使用寿命。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种大通径高压管汇装置及使用方法，解决高压管汇通径小、结构复杂、可靠性不高、不耐冲蚀的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种大通径高压管汇装置，包括第一多通管，所述多个第一多通管首尾相连组成一字型高压主通道，高压主通道一端设有第二多通管排出口，另一端设有第二法兰由壬，所述第一多通管两侧设有相平齐的进液侧通道，进液侧通道一侧设有高压阀，所述高压阀与进液侧通道连通。
优选方案中，所述第一多通管为四通管，四通管垂直方向为法兰接口，管体中部为方形块，管体水平方向为螺纹接口，所述多个第一多通管首尾通过法兰连接，法兰连接处设有第一密封圈。
优选方案中，所述高压阀与进液侧通道之间设有转换接头，所述转换接头一端的螺纹接口与进液侧通道螺纹连接，转换接头另一端的由壬接口与高压阀连接。
优选方案中，所述高压阀一端与第一多通管法兰连接，高压阀另一端为由任端。
优选方案中，所述转换接头与进液侧通道连接处设有第二密封圈。
优选方案中，所述第二法兰由壬一端与第一多通管法兰连接，另一端设有压力传感器。
优选方案中，所述第二多通管为八通管，八通管的主通道与高压主通道连通，八通管的六个侧向接口呈发散状均布，一个接口通道与高压主通道同轴。
优选方案中，所述第二多通管的侧向接口上设有第一法兰由壬，第一法兰由壬与侧向接口法兰连接，第一法兰由壬一端设有高压堵头。
优选方案中，所述转换接头上设有压盖，压盖与转换接头螺纹连接，压盖一侧抵靠在进液侧通道上。
优选方案中，所述第一多通管下方设有支座，支座下方两侧设有导轨，支座与导轨滑动连接。
该方法包括：S1、在导轨上，将多个第一多通管首尾相连摆放；
S2、在第一多通管法兰连接处放上第一密封圈，拧紧法兰螺栓；
S3、在首尾相连第一多通管一端安装第二法兰由壬，第二法兰由壬的由任端安装压力传感器，法兰连接处安装第一密封圈；
S4、在首尾相连第一多通管另一端安装第二多通管，第二多通管开口端安装第一法兰由壬为排出口，法兰连接处安装第一密封圈；
S5、在第一多通管两侧的进液侧通道安装高压阀为进液口，进液侧通道与高压阀之间安装转换接头，连接处安装第二密封圈。
本发明提供了一种大通径高压管汇装置及使用方法，能满足目前大规模压裂施工高压力、大排量的施工需求，四通双法兰直管创新设计，结构紧凑，在减轻整体重量方面效果显著，一字型中心主管汇作为高压汇流传输管路，通径大、流道畅通、摩阻小，减小了管汇内壁冲蚀及压力损失，进液侧通道水平对齐，高压进液相互冲击对消，避免了对主管道内壁的冲蚀，有助于缓解振动带来的不利影响，增强管汇可靠性，延长管汇使用寿命，降低管汇刺漏或爆裂的风险。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1是本发明整体装置结构视图；
图2是本发明整体装置正视图；
图3是本发明局部放大视图a；
图4是本发明进液侧通道流体流向示意图；
图5是本发明高压阀法兰连接方式示意图；
图6是本发明支座与导轨滑动连接示意图；
图7是本发明第一密封圈连接示意图；
图中：第二多通管1；第一法兰由壬2；高压阀3；第一多通管4；压力传感器5；第二法兰由壬6；转换接头7；由壬接口8；螺纹接口9；第一密封圈10；进液侧通道11；高压主通道12；第二密封圈13；压盖14；由任端15；法兰端16；支座17；滑块18；导轨19。
具体实施方式
实施例1
如图1~7所示，一种大通径高压管汇装置及使用方法，包括第一多通管4，所述多个第一多通管4首尾相连组成一字型高压主通道12，高压主通道12一端设有第二多通管1排出口，另一端设有第二法兰由壬6，所述第一多通管4两侧设有相平齐的进液侧通道11，进液侧通道11一侧设有高压阀3，所述高压阀3与进液侧通道11连通，由此结构，进液侧通道11与高压主通道12呈90°，最大限度的减小了携砂液对主管汇内壁的冲蚀损伤程度，延长管汇使用寿命，第一多通管4属于较大通径高压管，较大的内径提供了大容量的压裂液汇集腔，使得压裂液在管汇腔内充分混合，且提供了畅通的汇集和输出通道，改善了管汇内流场状态，缓冲振动，对管汇使用的安全性、可靠性有显著提高，且提供了适合大规模压裂施工的高压管汇装置，相平齐的进液侧通道11可让高压进液相互作用抵消，避免对高压主通道12内壁造成冲蚀，大大延长了使用寿命，高压主通道12采用法兰连接，金属密封，相比传统由壬连接的管汇，安全性、可靠性显著提高，使用寿命优于由壬连接，高压管汇的组成，模块化的结构设计，根据使用需求，选择四通双法兰直管的数量，其数量决定了管汇进液侧通道的数量。
优选方案中，所述第一多通管4为四通管，四通管垂直方向为法兰接口，管体中部为方形块，管体水平方向为螺纹接口，所述多个第一多通管4首尾通过法兰连接，法兰连接处设有第一密封圈10，由此结构，新型高压直管端部连接采用标准法兰接口，管体上某一段长度内任意位置可根据需要，设计与管体一体的方形块，方形块对称的两个面或连续三个面上可设置连接接口，一体式的高压法兰直管，无需单独的螺柱式方体，减小了安装工作量，极大的减轻了高压管汇整体重量，同时使得管汇整体宽度减小，便于运输，降低吊装和运输难度。
优选方案中，所述高压阀3与进液侧通道11之间设有转换接头7，所述转换接头7一端的螺纹接口9与进液侧通道11螺纹连接，转换接头7另一端的由壬接口8与高压阀3连接，由此结构，高压法兰管方体上进液侧通道11的连接接口可以是螺纹式，也可以是标准法兰，前者配置转换接头7，后者配置由壬法兰，再连接高压阀门3，高压阀门3可以是由壬式，也可以是法兰式，根据需要选用，可选择的方式中，根据施工需要灵活选用。
优选方案中，所述高压阀3一端与第一多通管4法兰连接，高压阀3另一端为由任端15，由此结构，另一种高压阀3与第一多通管4的连接方式，根据施工需要灵活选用。
优选方案中，所述转换接头7与进液侧通道11连接处设有第二密封圈13，由此结构，在法兰连接处设置第二密封圈13为金属密封圈，保证整体装置的密封性。
优选方案中，所述第二法兰由壬6一端与第一多通管4法兰连接，另一端设有压力传感器5，由此结构，压力传感器5实时测量管汇中流体压力，将数据信号传输到控制系统，便于操作人员实时掌握管汇中流体压力。
优选方案中，所述第二多通管1为八通管，八通管的主通道与高压主通道12连通，八通管的六个侧向接口呈发散状均布，一个接口通道与高压主通道12同轴，由此结构，由于排出口本体主通径与高压主通道12通径保持一致，其他六个排出口均匀分布在本体上，且流道与主通径之间的角度小于90°，构成通畅的压裂液排出通道，形成稳定的流畅环境，有利于流体快速排出和输送，且冲蚀较小。
优选方案中，所述第二多通管1的侧向接口上设有第一法兰由壬2，第一法兰由壬2与侧向接口法兰连接，第一法兰由壬2一端设有高压堵头，由此结构，根据需要求选择排出口数量，对不用的排出口用高压堵头封堵。
优选方案中，所述转换接头7上设有压盖14，压盖14与转换接头7螺纹连接，压盖14一侧抵靠在进液侧通道11上，由此结构，通过压盖14将转换接头7压紧在进液侧通道11，连接密封更加完美。
优选方案中，所述第一多通管4下方设有支座17，支座17下方设有导轨19，支座17与导轨19滑动连接，由此结构，第一多通管4连接法兰处的第一密封圈10嵌入在法兰盘里，当多个第一多通管4首尾相连组成一字型高压主通道12时，单独需要拆卸掉其中一个第一多通管4时，不能通过拆卸两端的法兰螺栓直接将第一多通管4取出，还需要将第一多通管4一侧的多个第一多通管4向外移动一端距离，使法兰处的第一密封圈10有足够的空间脱离被取出的第一多通管4法兰上的凹槽，所以为了方便装置的维护，只需在拆卸掉螺栓后将一侧的装置通过导轨19与滑块18向外滑动一定距离，摒弃了以往固定式连接，拆卸维护费时费力，滑动连接的支座17使维护更加方便快捷且省时省力。
实施例2
结合实施例1进一步说明，如图1~7所示，在导轨19上，将多个第一多通管4首尾相连摆放；在第一多通管4法兰连接处放上第一密封圈10，拧紧法兰螺栓；在首尾相连第一多通管4一端安装第二法兰由壬6，第二法兰由壬6的由任端安装压力传感器5，法兰连接处安装第一密封圈10；在首尾相连第一多通管4另一端安装第二多通管1，第二多通管1开口端安装第一法兰由壬2为排出口，法兰连接处安装第一密封圈10；在第一多通管4两侧的进液侧通道11安装高压阀3为进液口，进液侧通道11与高压阀3之间安装转换接头7，连接处安装第二密封圈13，当拆卸维护部分第一多通管4时，只需将维护的第一多通管4两侧螺栓拆除，将一侧不动的第一多通管4通过导轨18与滑轨18横移一段距离，使得第一多通管4法兰连接出的第一密封圈10脱离，即可取出维护的第一多通管4，结构紧凑，在减轻整体重量方面效果显著，一字型中心主管汇作为高压汇流传输管路，通径大、流道畅通、摩阻小，减小了管汇内壁冲蚀及压力损失，进液侧通道水平对齐，高压进液相互冲击对消，避免了对主管道内壁的冲蚀，有助于缓解振动带来的不利影响，增强管汇可靠性，延长管汇使用寿命，降低管汇刺漏或爆裂的风险，安装拆卸维护简单方便。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大通径高压管汇装置，其特征是：包括第一多通管（4），所述多个第一多通管（4）首尾相连组成一字型高压主通道（12），高压主通道（12）一端设有第二多通管（1）排出口，另一端设有第二法兰由壬（6），所述第一多通管（4）两侧设有相平齐的进液侧通道（11），进液侧通道（11）一侧设有高压阀（3），所述高压阀（3）与进液侧通道（11）连通。
2.根据权利要求1所述一种大通径高压管汇装置，其特征是：所述第一多通管（4）为四通管，四通管垂直方向为法兰接口，管体中部为方形块，管体水平方向为螺纹接口，所述多个第一多通管（4）首尾通过法兰连接，法兰连接处设有第一密封圈（10）。
3.根据权利要求1所述一种大通径高压管汇装置，其特征是：所述高压阀（3）与进液侧通道（11）之间设有转换接头（7），所述转换接头（7）一端的螺纹接口（9）与进液侧通道（11）螺纹连接，转换接头（7）另一端的由壬接口（8）与高压阀（3）连接，所述转换接头（7）与进液侧通道（11）连接处设有第二密封圈（13）。
4.根据权利要求1所述一种大通径高压管汇装置，其特征是：所述高压阀（3）一端与第一多通管（4）法兰连接，高压阀（3）另一端为由任端（15）。
5.根据权利要求1所述一种大通径高压管汇装置，其特征是：所述第二法兰由壬（6）一端与第一多通管（4）法兰连接，另一端设有压力传感器（5）。
6.根据权利要求1所述一种大通径高压管汇装置，其特征是：所述第二多通管（1）为八通管，八通管的主通道与高压主通道（12）连通，八通管的六个侧向接口呈发散状均布，一个接口通道与高压主通道（12）同轴。
7.根据权利要求6所述一种大通径高压管汇装置，其特征是：所述第二多通管（1）的侧向接口上设有第一法兰由壬（2），第一法兰由壬（2）与侧向接口法兰连接，第一法兰由壬（2）一端设有高压堵头。
8.根据权利要求3所述一种大通径高压管汇装置，其特征是：所述转换接头（7）上设有压盖（14），压盖（14）与转换接头（7）螺纹连接，压盖（14）一侧抵靠在进液侧通道（11）上。
9.根据权利要求1所述一种大通径高压管汇装置，其特征是：所述第一多通管（4）下方设有支座（17），支座（17）下方两侧设有导轨（19），支座（17）与导轨（19）滑动连接。
10.根据权利要求1~9任一项所述一种大通径高压管汇装置的使用方法，该方法包括：
S1、在导轨（19）上，将多个第一多通管（4）首尾相连摆放；
S2、在第一多通管（4）法兰连接处放上第一密封圈（10），拧紧法兰螺栓；
S3、在首尾相连第一多通管（4）一端安装第二法兰由壬（6），第二法兰由壬（6）的由任端安装压力传感器（5），法兰连接处安装第一密封圈（10）；
S4、在首尾相连第一多通管（4）另一端安装第二多通管（1），第二多通管（1）开口端安装第一法兰由壬（2）为排出口，法兰连接处安装第一密封圈（10）；
S5、在第一多通管（4）两侧的进液侧通道（11）安装高压阀（3）为进液口，进液侧通道（11）与高压阀（3）之间安装转换接头（7），连接处安装第二密封圈（13）。
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