一种新型压裂高压管线连接组合及相应高压输送系统的制作方法

本发明属于油田水力压裂技术领域，涉及一种新型压裂高压管线连接组合及相应高压输送系统。

背景技术：

页岩油气水力压裂施工是一项系统的增产工艺技术措施，通过地面压裂装备将压裂液压入井底并在地层3000米～4000米之间压开裂缝形成导流通道从而将无法产出的油气通过井筒采出。压裂液在混砂车台上绞龙中与支撑剂混合形成携砂液经混砂车排出泵打入压裂车液力端低压进口，液力端柱塞加压后将高压携砂液打入高压管线，高压管线与井口相连，携砂液通过高压管线进入井底压开地层造缝。高压管线由高压管汇、高压直管、高压弯头等高压管件依次连接组成，根据现场情况高压管件采用不同的组合方式，形成不同的高压管线布局和连接，因页岩油气水力压裂每段压裂前需要进行桥塞泵送，高压管线的连接既要满足大排量施工要求，又要同时满足桥塞泵送等施工条件。

在页岩油气水力压裂施工过程中由于施工压力高、施工时间长、施工压力交替变化及流体粒子冲蚀排量大等特点,在加砂压裂施工中频繁出现高压管件刺漏、破裂、断裂、爆管等事故事件，严重威胁到施工安全，主要原因一是高压管线的连接方式使部分高压管件受力不均，高压管件承受长时间的冲蚀和疲劳损伤，在泵车液力端与高压管汇或者液力端与主管线进行高压管线连接时多采用五段式连接，两个弯头加三个直管组成其主要部分，由于只有一个拐臂，在单拐臂处受压过高，应力高度集中，弯头外弧侧受携砂液冲刷腐蚀作用壁厚减薄严重造成结构不均匀，产生裂缝扩展、弯头开裂失效，因而需要改进高压管线的连接组合；二是连接井口的主管线线路过少，通常所采用的3～4根主管线3寸主管线已不能满足页岩油气压裂施工14～18m³/min的排量要求；三是由于页岩油气压裂施工是压裂、桥塞泵送、压力释放交替作业过程，在每段压裂施工结束后首先需要把高压管线中的压力释放，然后通过测井电缆进行桥塞的泵送座封，桥塞座封合格后才能进行下一段的压裂施工，个别泵车不仅要参与压裂施工还要参与桥塞的泵送，高压管线的连接不仅要满足页岩油气水平井多级分段压裂施工要求，还要保证压裂、桥塞泵送、压力释放施工程序简易可行、清晰明确。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种新型压裂高压管线连接组合及相应高压输送系统，解决现有技术存在的前述缺陷。本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种新型压裂高压管线连接组合，由高压直管、旋塞、单流阀、弯头、两通和三通组装相连，所述高压管线连接组合包括泵车与高压管汇进口之间的泵车连接线、高压管汇出口与井口之间的主管线、泵车与主管线直接连接的直通线以及与主管线连接的泄压管线，其特征在于，所述泵车连接线由多段高压直管和多个弯头组装形成两个或两个以上拐臂。拐臂是由高压弯头与直管连接形成的流体转向，通过一个或两个弯头形成70°～90°角度的旋转角度，高压流体通过直管进入弯头，转向后由相邻连接进入下一个直管。

通过增加拐臂数量，降低了携砂液对弯头的冲蚀磨损，减少了高压管件的疲劳损伤，延长了高压管件的施工寿命，保证了安全施工。

进一步地，所述泵车连接线为八段式连接，高压管件为八至十个。

进一步地，所述直通线包括高压直管和高压旋塞。个别泵车通过直通线与主管线直接相连，携砂液可不经过高压管汇直接进入井口，从而使这些泵车可以同时负责压裂施工和桥塞泵送施工。

进一步地，所述主管线包括高压直管、三通、旋塞、单流阀和弯头。旋塞控制主管线的开启和关闭，单流阀可以避免井口返液回流到高压管汇中

进一步地，所述高压管线连接组合还包括多个高压管汇之间连通的管汇连通回路，管汇连通回路包括y型三通、旋塞阀、三通、直角两通以及高压直管。通过管汇连通回路将高压管汇连通，保证了施工过程中压力的平稳，减少了高压管件的抖动。

进一步地，所述泄压管线包括高压直管和泄压旋塞。泄压旋塞关闭时携砂液通过泵车液力端进入高压管汇进而通过高压主管线进入井口；压裂施工结束时，打开泄压旋塞，高压管线和高压管汇中的液体压力通过泄压管线释放。

一种高压输送系统，包括多台泵车、高压管汇和本发明提供的新型压裂高压管线连接组合，其中一台以上泵车通过直通线直接与主管线连接，既向井口输送压裂液也泵送桥塞；其余泵车通过泵车连接线与高压管汇连接，压裂液由泵车加压后进入高压管汇，经主管线进入井口。通过使用本发明提供的新型压裂高压管线连接组合，降低了携砂液对弯头的冲蚀磨损，减少了高压管件的疲劳损伤，延长了高压管件的施工寿命，保证了安全施工。

进一步地，高压管汇有多台，高压管汇之间由管汇连通回路连接。通过管汇连通回路将高压管汇连通，保证了施工过程中压力的平稳，减少了高压管件的抖动。

进一步地，每台高压管汇与井口之间的主管线有两条以上。通过增加主管线数量，增大了管线容量，可以满足页岩油气14～18m³/min的施工排量要求。

本发明主要可以取得以下有益效果：

(一)泵车与管汇连接由五段式连接改为八段式连接，增加了拐臂数量，降低了携砂液对弯头的冲蚀磨损，减少了高压管件的疲劳损伤，延长了高压管件的施工寿命，保证了安全施工。

(二)主管线数量增加，增大了管线容量，可以满足页岩油气14～18m³/min的施工排量要求。

(三)通过旋塞的开启控制实现压裂施工、桥塞泵送、压力释放过程的安全转换，操作简便、易于掌握。

(四)通过主管线的串联将两个高压管汇串联起来，保证了施工过程中压力的平稳，减少了高压管件的抖动。

附图说明

图1为本发明的新型压裂高压管线连接组合示意图。

图2为本发明的拐臂连接示意图。

附图标记：1-泵车连接线，2-高压管汇，3-另一高压管汇，4-高压主管线，5-压裂泵车，6-试气平台，7-单弯头，8-双弯头，9-三通，10-井口，11-泄压管线，12-单流阀，13-y型三通，14-另一泵车连接线，15-又一泵车连接线，16-第一拐臂，17-第二拐臂，18-第三拐臂。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明。

本发明的新型压裂高压管线连接组合及相应高压输送系统示意图如图1所示。

一种新型压裂高压管线连接组合，由高压直管、旋塞、单流阀、弯头、两通和三通组装相连，所述高压管线连接组合包括泵车与高压管汇进口之间的泵车连接线、高压管汇出口与井口之间的主管线、泵车与主管线直接连接的直通线以及与主管线连接的泄压管线，所述泵车连接线由多段高压直管和多个弯头组装形成两个或两个以上拐臂。

泵车连接线尤其是泵车与高压管汇的连接线由五段式连接改为八段式连接，由原来的五个高压管件增加到八至十个，基本主旨是通过增加弯头和直管数量达到增加拐臂的目的，以泵车连接线14为例，其与高压管汇3的连接主要由四个单弯头，一个双弯头以及六根高压直管组成，参照附图2，由压裂泵车到高压管汇方向，从第三根直管开始，流体由该直管进入泵车连接线14的第二个单弯头并由该弯头的另一端进入第四根直管，在此处形成第一个拐臂16，流体由第四根直管进入第一个双弯头并由该双弯头的另一端进入第五根直管，在此处形成第二个拐臂17，流体由第五根直管进入第三个单弯头并由该弯头另一端进入第，六根直管，在此处形成第三个拐臂18。

泵车连接线15是泵车液力端与高压主管线4的直接连接，主要由三个单弯头，五根高压直管和一个双弯头连接到高压主管线4的旋塞和三通上。

高压管汇2和另外一个高压管汇3主要由八个y型三通、八个旋塞阀、四个三通、两个直角两通以及配套直管组成，y型三通、三通、直角两通通过直管相互连接使高压管汇形成连通回路，y型三通上安装有旋塞阀控制携砂液的进入或者关闭，旋塞阀开启时携砂液进入高压管汇，高压管汇内携砂液液体压力均衡一致，通过主管线进入井口。

每个管汇设计三条高压主管线4连接到井口10，每条高压主管线4主要由直管、三通、旋塞、单流阀、弯头组成，旋塞控制开启和关闭，单流阀12可以避免井口返液回流到高压管汇中。高压主管线之间以及高压管汇之间通过连接线相互连通。