一种高压过滤节流管汇及其过滤节流方法与流程

本发明具体涉及一种高压过滤节流管汇及其过滤节流方法，主要适用于油气井钻磨循环作业地面流程中。

背景技术：

油气井钻磨过程中，从井筒油套环空返出来的钻磨液中存在桥塞碎屑、卡瓦碎片、砂砾等机械杂质，考虑到钻磨液循环使用要求，需要对钻磨液进行精细过滤处理。与此同时，为了控制井筒套管压力，防止井筒变形，需要对钻磨液循环井筒套管压力进行精确控制。

据现场调研，油气井钻磨地面流程中，从井筒环空返排出的钻磨液先经过碎屑捕集器，通过碎屑捕集器捕获钻磨液中的更大尺寸的机械杂质，捕获后的钻磨液再流经下游节流管汇，通过节流管汇控制钻磨液压力（套管压力），节流后的钻磨液继续流入地面沉砂罐，经沉积机械杂质后，利用泵车将沉砂罐中的钻磨液体循环泵入井筒中，以进行循环钻磨作业。

但是，目前碎屑捕集器对钻磨液中的机械杂质的捕获效果不好，导致钻磨液中仍有一部分大尺寸机械杂质流入到下游的节流管汇中，严重造成节流管汇固定油嘴、针阀、短节、手动平板阀等管汇件冲蚀损坏，增加了油嘴、可调针阀、短节更换的频率，增加了投入成本，降低了节流管汇的使用寿命，影响钻磨液中机械杂质处理效果和节流控制效果，制约了现场钻磨循环过滤节流效率和施工进度。此外，钻磨地面流程复杂，连接设备较多，这样增加了地面流程的作业风险。

技术实现要素：

本发明的目的是解决油气井钻磨液中机械杂质尺寸、含量精细过滤与井筒钻磨液循环压力精确控制的同时性问题，达到简化钻磨地面流程、连续循环钻磨、降低地面流程风险的目的；同时解决现有节流管汇中固定油嘴节流冲蚀损坏、更换困难、节流压降温降突变及防冲蚀短节冲蚀损坏等尖锐问题，提高高压过滤节流管汇的使用寿命和过滤节流效果。

为此，本发明提供了一种高压过滤节流管汇，包括作为管汇入口的管路五通一和作为管汇出口的管路五通二，管路五通一和管路五通二之间分别通过三条通道连通，其中，一条通道为直排通道，一条通道内串接有固定式节流阀和高压过滤短节，最后一条通道串接有手动针型式节流阀、固定式节流阀和高压过滤短节。

所述的管路五通一的其中一个管口安装手动平板闸阀一作为管汇入口；所述的管路五通二的其中一个管口安装手动平板闸阀二作为管汇出口；

管路五通一的其中一个管口通过管道连接一个管路三通，该管路三通通过高压过滤短节连接一个固定式节流阀，该固定式节流阀再与管路五通二的其中一个管口通过管道连通；

管路五通一的其中一个管口通过高压过滤短节连接一个手动针型式节流阀，该手动针型式节流阀通过管道连接一个固定式节流阀，该固定式节流阀再与管路五通二的其中一个管口通过管道连通；

管路五通一的其中一个管口通过管道直接连通管路五通二的一个管口；

所有连接管道上均设置手动平板闸阀。

所述的高压过滤短节包括高压过滤短节一和高压过滤短节二；所述的固定式节流阀包括固定式节流阀一和固定式节流阀二；

所述的三条通道分别为：

第一条通道由管路五通一的一个管口、手动平板闸阀三、管路三通、高压过滤短节一、固定式节流阀一、手动平板闸阀四、管路五通二的一个管口依次连通组成；

第二条通道由管路五通一的一个管口、手动平板闸阀五、管路五通二的一个管口依次连通组成；

第三条通道由管路五通一的一个管口、手动平板闸阀六、高压过滤短节二、手动针型式节流阀、固定式节流阀二、手动平板闸阀七、管路五通二的一个管口依次连通组成。

所述的高压过滤短节一和高压过滤短节二内装有利用线切割技术加工的不同割缝尺寸的耐冲蚀硬质合金过滤滤芯筒。

所述的高压过滤短节一和高压过滤短节二采用35CrMo材料，经热处理硬度达HBW197～235；过滤滤芯筒采用耐冲蚀硬质合金碳化钨YG8材料，经热处理硬度达HRC92～95。

所述的固定式节流阀一内部装有耐冲蚀变径油嘴一，固定式节流阀一下游安装有耐冲蚀变径短节一，固定式节流阀一通过耐冲蚀变径短节一、手动平板闸阀四与管路五通二的一个管口连通；

所述的固定式节流阀二内部装有耐冲蚀变径油嘴二，固定式节流阀二下游安装有耐冲蚀变径短节二，固定式节流阀二通过耐冲蚀变径短节二、手动平板闸阀七与管路五通二的一个管口连通。

所述的手动针型式节流阀下游安装有耐冲蚀变径短节三，手动针型式节流阀通过耐冲蚀变径短节三与固定式节流阀二连通。

所述的耐冲蚀变径短节一、耐冲蚀变径短节二和耐冲蚀变径短节三内腔的变直径结构长度上过盈配合有硬质合金碳化钨YG8衬套，厚度为3.0mm，硬度达HRC92～95；所述的耐冲蚀变径油嘴一和耐冲蚀变径油嘴二的节流压差调节范围为0.1～20MPa。

所述的高压过滤短节一和高压过滤短节二的连接采用由任连接，由任接头为3"-1502；管汇内其他连接均采用法兰连接，法兰为2-7/8"EUE R27标准350法兰，配套螺栓为M27×3×175双头螺栓。

一种高压过滤节流管汇的过滤节流方法，包括如下步骤：

（1）将管路五通一的管汇入口与井口套管闸阀连接；将管路五通二的管汇出口通过地面油管及软管线与沉砂罐进行连接；

（2）在高压过滤短节一和高压过滤短节二内安装具有不同割缝尺寸的耐冲蚀硬质合金过滤滤芯筒；并且，在固定式节流阀一和固定式节流阀二内分别安装耐冲蚀变径油嘴一和耐冲蚀变径油嘴二；

（3）钻磨循环时，关掉井口油管闸阀，打开井口套管闸阀，打开手动平板闸阀一、手动平板闸阀三、手动平板闸阀四、手动平板闸阀二、手动平板闸阀七、手动平板闸阀六及手动针型式节流阀，关闭手动平板闸阀五，对井筒返出的钻磨液中的机械杂质的尺寸、含量进行过滤与井筒钻磨循环压力节流控制；在井筒循环压力过高或过滤节流管汇压力过高时，打开手动平板闸阀五，关闭手动平板闸阀三、手动平板闸阀四、手动平板闸阀七及手动平板闸阀六），高压钻磨液从管路五通二的管汇出口流出，释放钻磨液体压力；

（4）钻磨循环结束后，停泵泄压，关闭井口套管闸阀，拆卸、清理过滤节流管汇中高压过滤短节一和高压过滤短节二内的耐冲蚀硬质合金过滤滤芯筒以及固定式节流阀一、固定式节流阀二内的耐冲蚀变径油嘴，检查所有手动平板闸阀使用情况，检查耐冲蚀变径短节一、耐冲蚀变径短节二和耐冲蚀变径短节三使用情况，保养或更换耐冲蚀硬质合金过滤滤芯筒、耐冲蚀变径油嘴、平板闸阀、耐冲蚀变径短节等管汇件，以便再次进行钻磨循环过滤节流作业。

本发明的有益效果：本发明提供的这种高压过滤节流管汇及其过滤节流方法，该过滤节流管汇通过开关不同的手动平板闸阀、手动针型式节流阀组合，实现了对井筒返出的钻磨液中机械杂质尺寸、含量的精细过滤与井筒钻磨液循环压力的精确控制，提高了钻磨液地面过滤节流效率。管汇整体上耐冲蚀性能好，更换方便，节省易损件成本，连续钻磨循环效果良好，实用性强，提高了管汇的使用寿命和和过滤节流效果。

附图说明

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1是本发明的分布结构示意图。

附图标记说明：1、手动平板闸阀一；2、手动平板闸阀三；3、管路三通；4、高压过滤短节一；5、固定式节流阀一；6、耐冲蚀变径油嘴一；7、耐冲蚀变径短节一；8、手动平板闸阀四；9、手动平板闸阀五；10、管路五通二；11、手动平板闸阀二；12、手动平板闸阀七；13、耐冲蚀变径短节二；14、固定式节流阀二；15、耐冲蚀变径油嘴二；16、耐冲蚀变径短节三；17、手动针型式节流阀；18、高压过滤短节二；19、手动平板闸阀六；20、管路五通一。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供一种高压过滤节流管汇，如图1所示，包括作为管汇入口的管路五通一20和作为管汇出口的管路五通二10，管路五通一20和管路五通二10之间分别通过三条通道连通，其中，一条通道为直排通道，一条通道内串接有固定式节流阀和高压过滤短节，最后一条通道串接有手动针型式节流阀、固定式节流阀和高压过滤短节。

所述的管路五通一20的其中一个管口安装手动平板闸阀一1作为管汇入口；所述的管路五通二10的其中一个管口安装手动平板闸阀二11作为管汇出口；

管路五通一20的其中一个管口通过管道连接一个管路三通，该管路三通通过高压过滤短节连接一个固定式节流阀，该固定式节流阀再与管路五通二10的其中一个管口通过管道连通；

管路五通一20的其中一个管口通过高压过滤短节连接一个手动针型式节流阀，该手动针型式节流阀通过管道连接一个固定式节流阀，该固定式节流阀再与管路五通二10的其中一个管口通过管道连通；

管路五通一20的其中一个管口通过管道直接连通管路五通二10的一个管口；

所有连接管道上均设置手动平板闸阀。

本实施例的这种结构，是油气井钻磨液中机械杂质精细过滤与井筒钻磨液循环压力控制的配套装置之一，适合应用于油气井钻磨循环作业地面流程中。这种高压过滤节流管汇，为一进一出结构，一侧采用固定式节流阀和高压过滤短节控制，另一侧采用手动针型式节流阀、固定式节流阀和高压过滤短节控制，中间直排。管汇中高压过滤短节的耐压值要高于所要过滤的钻磨液的压力值，其内装有利用线切割技术加工的不同割缝尺寸的耐冲蚀硬质合金过滤滤芯筒，可以降低油气井钻磨液中机械杂质的尺寸、含量，有效控制井筒钻磨液循环压力，确保有控制地进行连续循环钻磨作业。同时，利用固定油嘴和防冲蚀的变径结构，使其从井筒环空返出的钻磨液流经该管汇时流速和压力平稳降低，压降缓慢减小，温降下降平缓，从而精确控制井筒钻磨液循环压力，有效解决现有节流管汇固定油嘴和防冲蚀短节的冲蚀。

实施例2：

结合图1所示，本实施例中，所述的高压过滤短节包括高压过滤短节一4和高压过滤短节二18；所述的固定式节流阀包括固定式节流阀一5和固定式节流阀二14；上述两个实施例中的三条通道具体分别为：

第一条通道由管路五通一20的一个管口、手动平板闸阀三2、管路三通3、高压过滤短节一4、固定式节流阀一5、手动平板闸阀四8、管路五通二10的一个管口依次连通组成；

第二条通道由管路五通一20的一个管口、手动平板闸阀五9、管路五通二10的一个管口依次连通组成；

第三条通道由管路五通一20的一个管口、手动平板闸阀六19、高压过滤短节二18、手动针型式节流阀17、固定式节流阀二14、手动平板闸阀七12、管路五通二10的一个管口依次连通组成。

本实施例通过开启或关闭不同的手动平板闸阀、手动针型式节流阀组合方式，选择预先安装在高压过滤短节内的不同割缝尺寸的耐冲蚀硬质合金过滤滤芯筒以及安装在固定式节流阀内的不同尺寸的耐冲蚀变径油嘴，控制两路精细过滤节流、一路直排，从而实现压裂后钻磨循环过程中对井筒返出的钻磨液中机械杂质尺寸、含量的精细过滤与井筒钻磨液循环压力的精确控制。

实施例3：

为了能实现上说两个实施例中的结构过滤功能，本实施例进一步进行详细说明，在本实施例中，高压过滤短节一4和高压过滤短节二18内装有利用线切割技术加工的不同割缝尺寸的耐冲蚀硬质合金过滤滤芯筒。

固定式节流阀一5内部装有耐冲蚀变径油嘴一6，固定式节流阀一5下游安装有耐冲蚀变径短节一7，固定式节流阀一5通过耐冲蚀变径短节一7、手动平板闸阀四8与管路五通二10的一个管口连通；固定式节流阀二14内部装有耐冲蚀变径油嘴二15，固定式节流阀二14下游安装有耐冲蚀变径短节二13，固定式节流阀二14通过耐冲蚀变径短节二13、手动平板闸阀七12与管路五通二10的一个管口连通。

手动针型式节流阀17下游安装有耐冲蚀变径短节三16，手动针型式节流阀17通过耐冲蚀变径短节三16与固定式节流阀二14连通。

本实施例还根据给出了一套具体的管汇尺寸，管汇长2800mm，宽1750mm，高520mm，管路通径65mm（2-9/16"），承压35MPa（5000psi），节流油嘴尺寸从3～18mm可更换。

高压过滤短节耐压值在70MPa以上，外径102mm，内径70mm，长度580mm，由任扣型3″-1502；过滤滤芯筒外径54mm，内径40mm，长度465mm，表面螺纹扣型1-3/4-10UN-2A，线切割加工孔隙长度0.5mm，宽度0.2mm，耐压70MPa。高压过滤短节一4和高压过滤短节二18采用35CrMo材料，经热处理硬度达HBW197～235；过滤滤芯筒采用耐冲蚀硬质合金碳化钨YG8材料，经热处理硬度达HRC92～95，具有很高的耐冲蚀性能，并利用线切割技术加工不同的割缝尺寸，以实现对钻磨液中不同尺寸机械杂质的精细过滤与控制；高压过滤短节本体和过滤滤芯筒的加工不允许有裂纹、气孔等缺陷。

耐冲蚀变径短节一7、耐冲蚀变径短节二13和耐冲蚀变径短节三16内腔的变直径结构长度上过盈配合有硬质合金碳化钨YG8衬套，厚度为3.0mm，硬度达HRC92～95，具有很高的耐冲蚀性能。耐冲蚀变径油嘴节流压差可以在0.1～20MPa之间进行调节，与设计压力误差在±0.4MPa范围内。

高压过滤短节一4和高压过滤短节二18的连接采用由任连接，由任接头为3"-1502；管汇内其他连接均采用法兰连接，法兰为2-7/8"EUE R27标准350法兰，配套螺栓为M27×3×175双头螺栓。

本实施例中，管汇中的高压过滤短节内安装的耐冲蚀硬质合金过滤滤芯筒的割缝尺寸选择以及固定式节流阀内安装的耐冲蚀变径油嘴的尺寸选择均应根据现场钻磨循环过程中井口套管压力、钻磨排量及钻磨液中机械杂质尺寸情况来确定。

实施例4：

本实施例提供一种高压过滤节流管汇的过滤节流方法，包括如下步骤：

（1）将管路五通一20的管汇入口与井口套管闸阀连接；将管路五通二10的管汇出口通过地面油管及软管线与沉砂罐进行连接；

（2）在高压过滤短节一4和高压过滤短节二18内安装具有不同割缝尺寸的耐冲蚀硬质合金过滤滤芯筒；并且，在固定式节流阀一5和固定式节流阀二14内分别安装耐冲蚀变径油嘴一6和耐冲蚀变径油嘴二15；

（3）钻磨循环时，关掉井口油管闸阀，打开井口套管闸阀，打开手动平板闸阀一1、手动平板闸阀三2、手动平板闸阀四8、手动平板闸阀二11、手动平板闸阀七12、手动平板闸阀六19及手动针型式节流阀17，关闭手动平板闸阀五9，对井筒返出的钻磨液中的机械杂质的尺寸、含量进行过滤与井筒钻磨循环压力节流控制；在井筒循环压力过高或过滤节流管汇压力过高时，打开手动平板闸阀五9，关闭手动平板闸阀三2、手动平板闸阀四8、手动平板闸阀七12及手动平板闸阀六19，高压钻磨液从管路五通二10的管汇出口流出，释放钻磨液体压力；

（4）钻磨循环结束后，停泵泄压，关闭井口套管闸阀，拆卸、清理过滤节流管汇中高压过滤短节一4和高压过滤短节二18内的耐冲蚀硬质合金过滤滤芯筒以及固定式节流阀一5、固定式节流阀二14内的耐冲蚀变径油嘴，检查所有手动平板闸阀使用情况，检查耐冲蚀变径短节一7、耐冲蚀变径短节二13和耐冲蚀变径短节三16使用情况，保养或更换耐冲蚀硬质合金过滤滤芯筒、耐冲蚀变径油嘴、平板闸阀、耐冲蚀变径短节等管汇件，以便再次进行钻磨循环过滤节流作业。

综上所述，本发明的这种高压过滤节流管汇，在管汇中设计了两个高压过滤短节，确保了压裂后钻磨循环过程中对井筒返出的钻磨液中机械杂质尺寸、含量的精细过滤，确保了带有由任接头的高压过滤短节更换方便，实现了不中断、连续进行钻磨液循环过滤处理与控制，达到了钻磨液循环过滤与利用的目的；由于高压过滤短节内设计安装有不同割缝尺寸的耐冲蚀硬质合金过滤滤芯筒，耐冲蚀性能好。同时，管汇中设计了两个固定式节流阀，确保了压裂后钻磨循环过程中耐冲蚀变径油嘴的方便更换，由于管汇中固定式节流阀内设计安装有特殊的不同尺寸的耐冲蚀变径油嘴，下游安装有特殊设计的耐冲蚀变径短节，并在手动针型式节流阀下游同样安装有特殊设计的耐冲蚀变径短节，提高了油嘴、短节的抗冲蚀性，实现了对井筒钻磨液循环压力的精确控制。

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。