CN112943204A - 一种集控全通径多井压裂管路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集控全通径多井压裂管路，涉及石油勘探开发领域，包括多根主管、安全释放阀、卸压阀组件、第一压力传感器、备用三通、五通、多个第一四通、至少一个分支管路、至少一个分支管汇远控监测总阀和远程控制系统；压裂泵群端高低压管汇的高压出口通过多根主管、五通、多个第二四通和多个分支管路与多个井口连通，远程控制系统通过分支管汇远控监测总阀、远控监测截止阀、第一压力传感器和第二压力传感器实现远程监测和控制分支管路的流体入井控制，实现单井压裂及多井压裂管路的切换，通过缓冲器减震，保证高压大排量压裂流体注入稳定，通过安全释放阀和卸压阀组件确保压裂施工安全性。
Description
技术领域
本发明涉及石油勘探开发领域，尤其涉及一种集控全通径多井压裂管路。
背景技术
页岩油气水平井大型压裂，垂深2000-4600m,斜深4000-6200m,水平段1000-3000m，特点是泵注压裂从高压到超高压(95-125MPa)、大液量(单井15段以上，单段200m3以上)、大排量(12-18m3/min)，高压大液量大排量压裂入井流程，从混砂车排出的低压流体，到泵群端高低压管汇低压管汇供给每台压裂泵低压吸入口，经压裂泵增压后的高压流体汇集输出到高低压管汇的高压管汇，高压管汇输出经高压管路到压裂井口入井。
目前压裂设备泵群端的高低压管汇高压管汇出口，经高压管路到压裂井口入井的管路，主要有两类，一类是高低压管汇高压管汇出口，采用小直径(通径65-69mm)高压直管、活动弯头、高压三通、四通及手动旋塞阀连接到压裂井口六通和八通入井，实现单井或多井入井管路连接和流体切换；二类是高低压管汇高压管汇出口，采用4-6条小直径(通径65-69mm)高压直管、活动弯头及手动旋塞阀连接到八通组成的分流管汇，再由4-6条小直径(通径65-69mm)高压直管、活动弯头及手动旋塞阀，从分流管汇连接到压裂井口六通或八通入井，实现单井或多井入井管路连接和流体切换。
现状是高低压管汇高压管汇出口，经高压管路到压裂井口入井的管路，包括分流管路和压裂井口入口，小直径管线和大量的活动弯头连接，管线多，布局难，连接接头多，变径变向，高压大排量泵注过程管线震动频繁，采用手动平板阀和手动旋塞阀实现压裂液流体通道切换，注入流程连接口多，高压区人工操作，检查监测难度大，易发生管线刺漏和疲劳破坏失效，更换维修频繁，稳定性差，安全性风险大，严重的影响正常的压裂施工和安全控制。
为此，急需研制，泵群端高低压管汇高压出口，经高压管路到压裂井口入井的全通径远程控制压裂管路，其包括布局、结构、组成、抗冲刷，减震、远程监测控制启闭等，实现页岩油气水平井单井或井工厂多井高压大液量大排量压裂管路流体切换，安全保护，集中远程监控操作，包括试压、泄压、放喷、排砂、洗井、泵送、冲砂、钻塞等，以满足大液量高压大排量长时间连续压裂施工泵注稳定和可靠的安全操控。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种集控全通径多井压裂管路。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种集控全通径多井压裂管路，用于压裂泵群端高低压管汇的高压出口到井口入井，包括多根主管、安全释放阀、卸压阀组件、第一压力传感器、备用三通、五通、多个第一四通、至少一个分支管路、至少一个分支管汇远控监测总阀和远程控制系统，五通的一个开口通过主管与其中一个第一四通的一个开口连通，一个备用三通的开口与五通的一个开口连通，两个备用三通的其他开口和五通的至少一个开口通过主管分别与一个压裂泵群端高低压管汇的高压出口接通，相邻两个第一四通之间通过一根主管连通，与五通连接的第一四通的一个开口与安全释放阀和卸压阀组件连通，卸压阀组件用于高压管汇的卸压，安全释放阀用于高压管汇的安全保护，每个第一四通至少有一个开口与一个分支管汇远控监测总阀的进口连通，一个分支管汇远控监测总阀的出口与一个分支管路的进口连通，一个分支管路的出口与一个井口连通，第一压力传感器用于检测五通的液压，远程控制系统用于控制卸压阀组件和分支管汇远控监测总阀的启闭，远程控制系统的数据信号输入端与第一压力传感器的数据信号输出端连接，远程控制系统的控制信号输出端分别与多个分支管汇远控监测总阀和卸压阀组件的控制信号输入端连接。
本发明的有益效果在于：压裂泵群端高低压管汇的高压出口通过多根主管、五通、多个第二四通和多个分支管路与多个井口连通，远程控制系统通过分支管汇远控监测总阀、远控监测截止阀、第一压力传感器和第二压力传感器实现远程监测和控制分支管路的流体入井控制，实现单井压裂及多井压裂管路的切换，通过缓冲器减震，保证高压大排量压裂流体注入稳定，通过安全释放阀和卸压阀组件确保压裂施工安全性。
附图说明
图1是本发明一种集控全通径多井压裂管路的第一视角立体结构示意图；
图2是本发明一种集控全通径多井压裂管路的第二视角立体结构示意图；
图3是本发明一种集控全通径多井压裂管路中沉砂排砂泄压管的结构示意图；
图4是本发明一种集控全通径多井压裂管路中远程控制系统的示意图；
其中相应的附图标记为：
1-主管，2-第一压力传感器，3-五通，4-第一四通，5-分支管汇远控监测总阀，6-压裂泵群端高低压管汇的高压出口，7-安全释放阀，8-远控监测泄压阀，9-第一远控监测旋塞阀，10-缓冲器，11-六通，12-第二四通，13-第二压力传感器，14-沉砂排砂泄压管，15-排砂泄压三通，16-第一远控监测小通径液控阀，17-第二远控监测旋塞阀，18-第二远控监测小通径液控阀，19-连接三通，20-第三远控监测旋塞阀，21-井口四通，22-远控监测截止阀，23-盲板，24-油管总阀，25-油管头，26-适配直管，27-延伸直管，28-升高直管，29-变径联接器，30-井口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图1、图2所示，一种集控全通径多井压裂管路，用于压裂泵群端高低压管汇的高压出口6到井口30入井，包括多根主管1、安全释放阀7、卸压阀组件、第一压力传感器2、备用三通、五通3、多个第一四通4、至少一个分支管路、至少一个分支管汇远控监测总阀5和远程控制系统，五通3的一个开口通过主管1与其中一个第一四通4的一个开口连通，一个备用三通的开口与五通3的一个开口连通，两个备用三通的其他开口和五通3的至少一个开口通过主管1分别与一个压裂泵群端高低压管汇的高压出口6接通，相邻两个第一四通4之间通过一根主管1连通，与五通3连接的第一四通4的一个开口与安全释放阀7和卸压阀组件连通，卸压阀组件用于高压管汇的卸压，安全释放阀7用于高压管汇的安全保护，每个第一四通4至少有一个开口与一个分支管汇远控监测总阀5的进口连通，一个分支管汇远控监测总阀5的出口与一个分支管路的进口连通，一个分支管路的出口与一个井口30连通，第一压力传感器2用于检测五通3的液压，远程控制系统用于控制卸压阀组件和分支管汇远控监测总阀5的启闭，远程控制系统的数据信号输入端与第一压力传感器2的数据信号输出端连接，远程控制系统的控制信号输出端分别与多个分支管汇远控监测总阀5和卸压阀组件的控制信号输入端连接。
卸压阀组件包括远控监测泄压阀8组和第一远控监测旋塞阀9，与五通3连接的第一四通4的一个开口依次与远控监测泄压阀8组、安全释放阀7和第一远控监测旋塞阀9连通，远控监测泄压阀8组包括两个远控监测泄压阀8，两个远控监测泄压阀8和第一远控监测旋塞阀9的控制信号输入端均与远程控制系统的控制信号输出端连接。
每个分支管路包括缓冲器10、六通11、第二四通12、第二压力传感器13、井口四通21、两个远控监测截止阀22、油管总阀24、变径连接器和油管头25，缓冲器10设置在分支管汇远控监测总阀5的出口与六通11的一个开口之间，缓冲器10用于消减流体震动，第二四通12的开口与六通11的一个开口连通，第二四通12的至少一个开口与一个入井管路的进口连通，第二压力传感器13用于检测分支管路内的压力，第二四通12的一个开口与井口四通21的一个开口连通，井口四通21的一个开口依次通过两个远控监测截止阀22、变径连接器、油管总阀24和油管头25与井口30连通，远程控制系统的数据信号输入端与第二压力传感器13的数据信号输出端连接，两个远控监测截止阀22的控制信号输入端均与远程控制系统的控制信号输出端连接；井口四通21的一个开口依次设置有两个远控监测截止阀22，距离井口四通21最远的远控监测截止阀22的出口可以根据实际情况连接其他的设备，六通11的最后一个开口、井口四通21的最后一个开口和第二四通12的最后一个开口均安装有盲板23，以便于检修及后续工作时根据实际使用情况连接其他的设备。
如图1、图3所示，每个分支管路还包括两组泵送冲洗阀组和沉砂排砂泄压管14，六通11的其中三个开口分别与两组泵送冲洗阀组的出口和沉砂排砂泄压管14的进口连通，沉砂排砂泄压管14的出口连接有排砂泄压三通15，排砂泄压三通15的另一个开口依次与两个第一远控监测小通径液控阀16、一个第二远控监测旋塞阀17和冲洗出口连通，每组泵送冲洗阀组包括两个第二远控监测小通径液控阀18、连接三通19和两个第三远控监测旋塞阀20，两个第三远控监测旋塞阀20的出口分别与连接三通19的两个开口连通，连接三通19的另一个开口依次通过两个第二远控监测小通径液控阀18与六通11的一个开口连通，两个第二远控监测旋塞阀17的进口均与冲洗出口连通。
如图4所示，远程控制系统包括远程控制终端、PLC控制柜、液压油站、液压分配器和多个液压驱动器，液压驱动器用于控制分支管汇远控监测总阀5、第一远控监测旋塞阀9、第一远控监测小通径液控阀16、第二远控监测旋塞阀17、第二远控监测小通径液控阀18、两个第三远控监测旋塞阀20或远控监测截止阀22的启闭动作，远程控制终端与PLC控制柜通讯连接，PLC控制柜的信号端与液压油站的信号端连接，PLC控制柜的控制信号输出端与液压分配器的控制信号输入端连接，液压驱动器的控制信号输出端与液压分配器的控制信号输入端连接，第一压力传感器2的数据信号输出端和第二压力传感器13的数据信号输出端均与PLC控制柜的数据信号输入端连接。
主管1和分支管路的通径为130mm和180mm，主管11的工作压力和分支管路105MPa或，主管1的和分支管路压裂排量12-20m3/min，主管1和分支管路的流体变向内壁采用硬质合金材料铺制。
本发明一种集控全通径多井压裂管路的工作原理如下：
压裂泵群端高低压管汇的高压出口6与五通3入口或两个三通备用入口连通，汇集中到五通3内，五通3的出口通过一根主管1与其中一个第一四通4的进口连通，并通过第一压力传感器2检测五通3的压力，并将检测的压力传输至PLC控制柜，五通3内的流体经过主管1依次流通至多个第一四通4，当远程控制终端或PLC控制柜通过液压分配器和对应的液压驱动器控制分支管汇远控监测总阀5和远程监测截止阀开启时，流体通过分支管汇远控监测总阀5依次经过缓冲器10、适配直管26、延伸直管27和六通11，六通11内的流体通过升高直管28流向第二四通12，第二压力传感器13检测第二四通12内的压力，并将检测的压力传输至PLC控制柜，第二四通12内的流体通过其中一个开口依次经过适配直管26和延伸直管27流向井口四通21，井口四通21内的流体再依次经过通过远控监测截止阀22、变径联接器29、油管总阀24和油管头25进入井口30内。
当接入以前的井口30时，远控监测截止阀22与油管总阀24接通，此处流体依次通过远控监测截止阀22、油管总阀24、油管头25然后进入井口30。
当检测到五通3的压力达到安全设定值，安全释放阀7自动开启泄压，低于设定值自动关闭；当检测五通3的液压过高时或者需要远控卸压时，需要通过连接第一四通4上的卸压阀组件进行泄压，远程控制终端或PLC控制柜通过液压分配器和对应的液压驱动器控制两个远控监测泄压阀8和第一远控监测旋塞阀9开启，五通3内的流体依次经过主管1、第二四通12、安全释放阀7下部直通、两个远控监测泄压阀8和第一远控监测旋塞阀9排出流体进行卸压，避免五通3和第二四通12处的液压过高造成安全隐患。
当需要对分支管路的六通11进行冲洗排砂泄压时，远程控制终端或PLC控制柜通过液压分配器和对应的液压驱动器控制分支管汇远控监测总阀5和远控监测截止阀22关闭，并控制第一远控监测小通径液控阀16、一个第二远控监测旋塞阀17、两个第二远控监测小通径液控阀18和两个第三远控监测旋塞阀20开启；冲洗排砂泄压完成后，控制第一远控监测小通径液控阀16、第二远控监测旋塞阀17、第二远控监测小通径液控阀18和第三远控监测旋塞阀20关闭。
每个分支管路上设置缓冲器10减震，保证高压大排量压裂流体注入稳定，远程控制终端或PLC控制柜控制液压分配器和对应的液压驱动器实现单井压裂及多井压裂管路的切换。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种集控全通径多井压裂管路，用于压裂泵群端高低压管汇的高压出口到井口入井，其特征在于：包括多根主管、安全释放阀、卸压阀组件、第一压力传感器、备用三通、五通、多个第一四通、至少一个分支管路、至少一个分支管汇远控监测总阀和远程控制系统，五通的一个开口通过主管与其中一个第一四通的一个开口连通，一个备用三通的开口与五通的一个开口连通，两个备用三通的其他开口和五通的至少一个开口通过主管分别与一个压裂泵群端高低压管汇的高压出口接通，相邻两个第一四通之间通过一根主管连通，与五通连接的第一四通的一个开口与安全释放阀和卸压阀组件连通，卸压阀组件用于高压管汇的卸压，安全释放阀用于高压管汇的安全保护，每个第一四通至少有一个开口与一个分支管汇远控监测总阀的进口连通，一个分支管汇远控监测总阀的出口与一个分支管路的进口连通，一个分支管路的出口与一个井口连通，第一压力传感器用于检测五通的液压，远程控制系统用于控制卸压阀组件和分支管汇远控监测总阀的启闭，远程控制系统的数据信号输入端与第一压力传感器的数据信号输出端连接，远程控制系统的控制信号输出端分别与多个分支管汇远控监测总阀和卸压阀组件的控制信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种集控全通径多井压裂管路，其特征在于：卸压阀组件包括远控监测泄压阀组和第一远控监测旋塞阀，与五通连接的第一四通的一个开口依次与远控监测泄压阀组、安全释放阀和第一远控监测旋塞阀连通，远控监测泄压阀组包括两个远控监测泄压阀，两个远控监测泄压阀和第一远控监测旋塞阀的控制信号输入端均与远程控制系统的控制信号输出端连接。
3.根据权利要求2所述的一种集控全通径多井压裂管路，其特征在于：每个分支管路包括缓冲器、六通、第二四通、第二压力传感器、井口四通、两个远控监测截止阀、油管总阀、变径连接器和油管头，缓冲器设置在分支管汇远控监测总阀的出口与六通的一个开口之间，缓冲器用于消减流体震动，第二四通的开口与六通的一个开口连通，第二四通的至少一个开口与一个入井管路的进口连通，第二压力传感器用于检测分支管路内的压力，第二四通的一个开口与井口四通的一个开口连通，井口四通的一个开口依次通过两个远控监测截止阀、变径连接器、油管总阀和油管头与井口连通，远程控制系统的数据信号输入端与第二压力传感器的数据信号输出端连接，两个远控监测截止阀的控制信号输入端均与远程控制系统的控制信号输出端连接。
4.根据权利要求3所述的一种集控全通径多井压裂管路，其特征在于：每个分支管路还包括两组泵送冲洗阀组和沉砂排砂泄压管，六通的其中三个开口分别与两组泵送冲洗阀组的出口和沉砂排砂泄压管的进口连通，沉砂排砂泄压管的出口连接有排砂泄压三通，排砂泄压三通的另一个开口依次与两个第一远控监测小通径液控阀、一个第二远控监测旋塞阀和冲洗出口连通，每组泵送冲洗阀组包括两个第二远控监测小通径液控阀、连接三通和两个第三远控监测旋塞阀，两个第三远控监测旋塞阀的出口分别与连接三通的两个开口连通，连接三通的另一个开口依次通过两个第二远控监测小通径液控阀与六通的一个开口连通，两个第二远控监测旋塞阀的进口均与冲洗出口连通。
5.根据权利要求4所述的一种集控全通径多井压裂管路，其特征在于：远程控制系统包括远程控制终端、PLC控制柜、液压油站、液压分配器和多个液压驱动器，液压驱动器用于控制分支管汇远控监测总阀、第一远控监测旋塞阀、第一远控监测小通径液控阀、第二远控监测旋塞阀、第二远控监测小通径液控阀、两个第三远控监测旋塞阀或远控监测截止阀的启闭动作，远程控制终端与PLC控制柜通讯连接，PLC控制柜的信号端与液压油站的信号端连接，PLC控制柜的控制信号输出端与液压分配器的控制信号输入端连接，液压驱动器的控制信号输出端与液压分配器的控制信号输入端连接，第一压力传感器的数据信号输出端和第二压力传感器的数据信号输出端均与PLC控制柜的数据信号输入端连接。
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| CN202110388749.8A CN112943204A (zh) | 2021-04-12 | 2021-04-12 | 一种集控全通径多井压裂管路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112943204A true CN112943204A (zh) | 2021-06-11 |
Family
ID=76231655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110388749.8A Withdrawn CN112943204A (zh) | 2021-04-12 | 2021-04-12 | 一种集控全通径多井压裂管路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112943204A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114687720A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-07-01 | 盐城旭东机械有限公司 | 一种175MPa高压大通径压裂管汇 |
-
2021
- 2021-04-12 CN CN202110388749.8A patent/CN112943204A/zh not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114687720A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-07-01 | 盐城旭东机械有限公司 | 一种175MPa高压大通径压裂管汇 |
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