目前,许多使用弯头和基墩的现场都是依靠钢制管体柔性和重量;以及固定卡子和基墩螺栓 “硬性下拉折弯”,导致部分管体呈非正常“小弯头”状态,不仅损伤管体降低管体强度,且其轴线同地面呈斜角,同基墩连接固定难度较大、不规范,在西南、陕北等山地、丘陵坡地施工适用性较差。因工艺要求、现场空间和装备尺寸约束;受施工地貌、地面既有设施等限制,防喷管线和放喷管线很多连接部位需要转弯连接。由于压力高、流速快、介质含有硬质固相颗粒等,采用常规90°弯头背部很容易被冲蚀刺穿失效。为了防止刺穿失效现场最初采用了120°弯头,清溪1井事故处理中发现放喷管线120°弯头的来液方向背部转弯弧线末端仍易刺穿,改进采用了120°背部加厚弯头,经过数口井的弯头易刺穿失效跟踪,又逐步改进使用了135°背部加厚弯头、150°背部加厚弯头。弯头度数小了,需要用多个弯头组合解决90°转弯,甚至180°转弯的问题。多只弯头连续转弯不仅成本高、不美观,而且仍是直接冲击背部转弯处管壁,没有从根本上解决弯头背部易冲蚀刺穿失效的问题。
1 T型三通式石油钻井井控管汇万向防冲蚀弯头发明目的
本发明的目的在于根据常规管路三通侧出口分流管壁无局部过度冲蚀的原理,设计了一种直进侧出的三通式带盲板“T型弯头”,液流在侧出转弯时冲击的是侧出口中心—盲板端堆积在孔道内的流体或岩屑等固相,不直接冲击三通金属管壁,堆积在盲板端孔道内的的流体或岩屑等固相被冲击携带走后,将有新的流体或岩屑进行补充,从而实现了流体的软转弯,可以避免转弯时局部管壁因过度冲蚀而先于其它管壁刺穿失效。 可以通过拆卸位于自由端的盲板进行管路检查和清洗。
本发明的目的在于设计了一种不同于常规三通,直通两端法兰螺孔在一条对应中心线的三通式“T型弯头”,直通一端法兰的螺孔中心线是另一端两螺孔之间的中线,是错位打孔。通过接入管路直通端和安装盲板自由端位置互换,可以实现侧出口等于常规三通50%的小倾斜角度调整。另,将两直通端螺孔制成了长条椭圆孔,又增加了侧出口倾斜角度调整空间,基本可以实现侧出口360°的万向倾斜角调整,从而可适用于不同坡度的山地、丘陵放喷管线连接安装。
另外,节流、压井管汇同地面防喷管线“”形连接时,因防喷管线安装高度和管汇放喷接口高度存在差异,其同地面防喷管线之间的高度也存在差异。将两只三通式“T型弯头”侧出口连接组合成“”形弯头后,不仅防刺穿效果好,而且可以通过调换管汇与三通法兰连接螺孔改变“”形倾斜角度,从而可改变Z字同地面的垂直高度,以满足不同高度管汇同地面防喷管线连接的差异化高度需求。
2 发明的内容
本发明提供了一种直进侧出的三通式带盲板“T型万向防冲蚀弯头”,所述弯头组件的三通为法兰式端面连接,由接入管路法兰(1)、靶式缓冲区(2)、连接盲板法兰(3)、出口法兰(4)、三通(5)、盲板法兰(6)和连接螺栓(7)组成。流体由上游自接入管路法兰(1)端进入三通(5)直通端A侧,由出口法兰(4)端C侧流出,直通另一端B侧用盲板法兰(6)和连接螺栓(7)紧固堵塞,在B侧盲板端形成了一个堆积流体或岩屑固相的靶式防冲蚀缓冲区域(2)。
流体由上游管路进入直通端A侧后向C侧出口转弯流动时,冲击的是B侧堆积在侧出口与盲板之间孔道内的靶式缓冲区(2)的流体或岩屑等固相,不直接冲击三通金属管壁,堆积在靶式缓冲区(2)的流体或岩屑等固相被冲击携带走后,将有新的流体或岩屑进行补充,从而可以实现流体的软转弯,避免管壁因冲蚀而刺穿失效。
常规三通直通A侧接入管路法兰(1)、B侧连接盲板法兰(3)和C侧出口法兰(4)的螺孔为同一条中分线左右对称打孔,A侧接入管路法兰(1)和B侧连接盲板法兰(3)的孔一一对应(见图3),一般通过调换接入管路法兰(1)同管路连接的螺孔进行侧出口C的倾斜角度调整。本发明所述弯头组件的三通直通A侧接入管路法兰(1)螺孔中心线与B侧连接盲板法兰(3)两螺孔之间的中线对应,是错位打孔(见图4),通过调换接入管路法兰(1)和连接盲板法兰(3)的位置,进行端面A与端面B的互换后,可以实现侧出口等于常规三通换孔50%的小倾斜角度调整。例如:8孔制法兰更换一个连接螺孔可以调整侧出口倾斜角度45°,本发明所述弯头通过调换接入管路直通端面A与安装盲板自由端面B位置,可以实现22.5°侧出口倾斜角度调整。
所述弯头组件三通将两直通A侧接入管路法兰(1)和B侧连接盲板法兰(3)端面螺孔制成了长条椭圆孔(见图5),又增加了侧出口倾斜角度调整空间,基本实现了侧出口360°万向倾斜角调整,可适用于不同坡度的山地、丘陵放喷管线连接安装。
另外,节流、压井管汇同地面防喷管线“”形连接时,因防喷管线安装高度和管汇放喷接口高度存在差异,其同地面放喷管线之间的高度也存在差异。将两只三通式“T型弯头”侧出口连接组合成“”形弯头后,不仅防刺穿效果好,而且可以通过调换管汇阀门与三通法兰连接螺孔,改变“”形倾斜角度后可改变“”形弯头同地面的垂直高度,以满足不同高度管汇同地面防喷管线连接的差异化高差需求。
3 发明的效果
该发明提供了一种直进侧出的带盲板三通式“T型万向防冲蚀弯头”,所述弯头组件的三通(5)为法兰式端面连接,流体由上游进入直通端A侧,由侧出口C流出,直通另一端B侧由盲板法兰(6)用螺栓(7)紧固堵塞,在盲板端形成了一个堆积流体或岩屑固相的靶式防冲蚀缓冲区(2)。流体由上游管路进入直通端A侧后向侧出口C转弯流动时,冲击的是B侧堆积在侧出口与盲板之间孔道内的靶式缓冲区(2)的流体或岩屑等固相。堆积在靶式缓冲区(2)的流体或岩屑等固相被冲击携带走后,将有新的流体或岩屑进行补充,实现了流体的软转弯,避免了管壁因冲蚀而刺穿失效。 该发明所述T型弯头用于井控防喷管线和放喷管线的转弯,防刺穿效果明显的好于120~150°普通弯头,同管体的使用寿命基本相同。该发明可将直通A侧接入管路法兰(1)螺孔中心线与B侧连接盲板法兰(3)两螺孔之间的中线对应,是错位打孔,通过调换接入管路法兰(1)和连接盲板法兰(3)的位置,进行端面A与端面B的互换后,可以实现侧出口等于常规三通换孔50%的小倾斜角度调整。例如:8孔制法兰更换一个连接螺孔可以调整侧出口倾斜角度45°,发明的弯头通过调换接入管路直通端面A与安装盲板自由端面B位置,实现了22.5°侧出口倾斜角度调整。该发明将三通直通A侧接入管路法兰(1)和B侧连接盲板法兰(3)端面螺孔制成了长条椭圆孔(见图5),进一步增加了侧出口倾斜角度调整空间,基本实现了侧出口360°万向倾斜角调整,可适用于不同坡度山地、丘陵放喷管线连接安装。另外,节流、压井管汇同地面防喷管线“”形连接时,因防喷管线安装高度和管汇放喷接口高度存在差异,其同地面放喷管线之间的高度也存在差异。将两只三通式“T型弯头”侧出口连接组合成“”形弯头后,不仅防刺穿效果好,而且可以通过调换管汇阀门与三通法兰连接螺孔,改变“”形倾斜角度后可改变“”形弯头同地面的垂直高度,以满足不同高度管汇同地面防喷管线连接的差异化高差需求。从图7、图8可以看出错1个孔连接后达到了一个底座的高度差值。
附图及附图的简要说明
图1是常规弯头的易冲蚀失效原理图;图2是T型三通式弯头的防冲蚀原理图。图3为常规8孔T型三通式弯头侧出口角度调节原理图。图4为8圆孔两端错位打孔T型三通式弯头侧出口角度调节原理图。图5为8椭圆孔孔两端错位打孔T型三通式弯头侧出口角度调节原理图。
4 结束语
新疆部分石油钻井现场使用了90°石油行业标准法兰盘面的栽丝式直角方礅转弯。方礅从一定程度解决了防冲蚀问题,但,用作放喷管线在山区、坡地施工时,受地理条件、四方外形、螺孔数量和栽丝母螺纹形式限制,无法满足现场不同坡度对角度调整的要求。例如:8螺孔法兰仅能45°调整出口倾斜角度。因此,如何设计一种既防冲蚀又能适用不同坡度地形的,石油天然气钻井井控防喷管线和放喷管线用弯头成为了当前亟需解决的技术难题。中国石化集团公司2019年井控专项检查后,把解决这一难题列为了2019年下半年至2020年上半年需要解决的重点问题之一