一种气体钻井用排砂管线弯管接头的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石油与天然气欠平衡钻井中气体钻井技术领域，更具体地说，是一种气体钻井用排砂管线弯管接头。
【背景技术】
[0002]随着石油与天然气的不断开发，石油资源的稀缺性以及钻井地层的复杂性与日倶增，有着提高机械钻速、延长钻头使用寿命、有效避免井漏、保护油气储层等优点的气体钻井技术得到越来越广泛的运用。排砂管线是气体钻井中不可缺少的地面设备之一。气体钻井返排出井口的气体中含有大量的岩肩颗粒，这些颗粒在高速气流的作用下，对排砂管线的过渡区域将产生严重的冲蚀和侵蚀磨损，使其壁厚变薄，最终使排砂管线发生刺穿或断裂，一旦排砂管线弯管接头被冲蚀破坏，就会导致其混合的天然气爆炸和燃烧，这将对现场工作人员和设备造成重大的安全事故。例如2011年成都市大邑县上安镇中国石油四川油气田邓崃I号井发生井喷事故，事故根本原因就是气体钻井过程中携带岩肩的高速气流在排砂管线弯管接头发生冲蚀和磨损，导致管道中混合的天然气爆炸和燃烧并最终演变成重大井喷事故。
[0003]针对上述气体钻井过程中排砂管线弯管接头容易受到冲蚀破坏的特点，目前已经有一些气体钻井耐冲蚀弯头:专利CN2799834Y公开的气体钻井耐冲蚀弯头，利用沟槽和螺旋状导流使高速携岩气流改变流向，变直线运动为螺旋状运动，以此避免气流直接冲击弯管内壁，但该弯头内设导流片导致弯头有效过流面积减小气流速度会增大，气流很快会冲蚀螺旋导流片，且该弯头内部导流片复杂难以加工。目前也有相关文献针对气体钻井排砂管线弯接头的冲蚀机理进行了研究(练章华，陈新海，林铁军.排砂管线弯接头的冲蚀机理研究[J].西南石油大学学报:自然科学版，2014，36 (I): 150-156.)，针对排砂管线弯接头的冲蚀失效情况，开展了冲蚀破坏机理的理论推导和仿真研究，并指出排砂管线弯管接头冲蚀破坏最主要的因素是弯接头的角度和材料，但针对弯管接头面临的冲蚀破坏没有提出一种有效的结构设计方案。
[0004]由此可见，气体钻井排砂管线弯管接头还有需要改进的地方，针对气体钻井返排出的高速携岩气体对排砂管线弯接头产生的严重冲蚀和侵蚀磨损，使其壁厚变薄，最终使排砂管线发生刺穿或断裂的问题，急需研究出一种结构简单、耐冲蚀效果明显的气体钻井排砂管线弯管接头，以此确保气体钻井的顺利进行以及现场工作人员和设备的安全。
【发明内容】
[0005]本实用新型目的是为了克服气体钻井过程中排砂管线弯管接头的冲蚀破坏，提供了一种气体钻井用排砂管线弯管接头，其创新结构特点在于:①弯管段内部安装有三个不同倾角耐磨材料，可以改变管道内高速气体所携带岩肩的运移轨迹，有效避免岩肩对弯管段内壁的直接冲蚀；②可拆卸式的耐磨材料方便更换，延长了弯管段管体部分使用寿命。
[0006]为达到以上技术目的，本实用新型采用的技术方案是:
[0007]本实用新型一种气体钻井用排砂管线弯管接头，主要由弯管接头公螺纹、弯管进口平直段、耐磨材料、弯管段、弯管出口平直段和弯管接头母螺纹组成。井口返出的高速气体携带的岩肩通过直排砂管线进入与弯管接头公螺纹连接着的弯管进口平直段，岩肩运移至弯管段并与弯管段内壁安装的三个耐磨材料发生碰撞，与耐磨材料碰撞后的岩肩改变了其运移轨迹并运移至弯管出口平直段，最后进入与弯管接头母螺纹连接着的直排砂管线。高速气体携带的岩肩与耐磨材料碰撞后改变了其运移轨迹，从而有效的避免了岩肩对弯管段内壁的直接冲蚀。本实用新型的优点:能改变弯管接头内高速气体所携带岩肩的运移轨迹，增强气体钻井排砂管线弯管接头的抗冲蚀破坏能力，该弯管接头耐冲蚀效果明显、结构简单，有利于节约成本。
【附图说明】
[0008]图1是本实用新型一种气体钻井用排砂管线弯管接头的结构示意图。
[0009]图2是岩肩在排砂管线弯管接头内的流线示意图。
[0010]图中:1.弯管接头公螺纹，2.弯管进口平直段，3.耐磨材料A，4.耐磨材料B，5.耐磨材料C，6.弯管段，7.弯管出口平直段，8.弯管接头母螺纹。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0012]如图1所示，本实用新型一种气体钻井用排砂管线弯管接头，主要由弯管接头公螺纹1、弯管进口平直段2、耐磨材料A3、耐磨材料B4、耐磨材料C5、弯管段6、弯管出口平直段7、弯管接头母螺纹8组成。所述弯管接头公螺纹I和弯管接头母螺纹8起连接作用，方便与两端直排砂管线相连接；井口返出的高速气体携带的岩肩通过直排砂管线进入与弯管接头公螺纹I连接着的弯管进口平直段2，岩肩运移至弯管段6并与弯管段6内壁安装的耐磨材料A3、耐磨材料B4和耐磨材料C5发生碰撞，与耐磨材料碰撞后的岩肩改变了其运移轨迹并运移至弯管出口平直段7，最后进入与弯管接头母螺纹8连接着的直排砂管线。所述安装在弯管段6内壁的耐磨材料A3、耐磨材料B4和耐磨材料C5可拆卸，具有不同倾角，通过改变弯管段6内岩肩的运移轨迹，有效的避免了岩肩对弯管段6内壁的直接冲蚀，使用一段时间后可直接更换弯管段6内壁耐磨材料A3、耐磨材料B4和耐磨材料C5，这样不仅能使弯管段6达到极好的耐冲蚀效果，还能大大延长其管体部分的使用寿命，有利于成本节约。
[0013]如图2所示，高速携岩气体中的岩肩A、B、C分别沿流线轨迹A1-A2-A3、B1-B2-B3和C1-C2-C3运移。岩肩A、B、C以基本平行于弯管进口平直段2中轴线的轨迹运移，运移至弯管段6并分别与带有弧度的耐磨材料A3、耐磨材料B4和耐磨材料C5发生碰撞，岩肩改变运移轨迹后运移至弯管出口平直段7，从而有效的避免了岩肩对弯管段6内壁的直接冲蚀。
【主权项】
1.一种气体钻井用排砂管线弯管接头，主要由弯管接头公螺纹(I)、弯管进口平直段(2)、耐磨材料A (3)、耐磨材料B (4)、耐磨材料C (5)、弯管段(6)、弯管出口平直段(7)、弯管接头母螺纹(8)组成，其特征在于:所述弯管进口平直段(2)和弯管出口平直段(7)分别通过弯管接头公螺纹(I)和弯管接头母螺纹(8)与弯管接头两端排砂管线相连接，弯管段(6)内表面安装有耐磨材料A (3)、耐磨材料B (4)和耐磨材料C (5)。2.根据权利要求1所述的一种气体钻井用排砂管线弯管接头，其特征在于:耐磨材料A (3)、耐磨材料B (4)和耐磨材料C (5)的材质为陶瓷，可拆卸。3.根据权利要求1所述的一种气体钻井用排砂管线弯管接头，其特征在于:耐磨材料A(3)、耐磨材料B(4)和耐磨材料C(5)与弯管进口平直段(2)的夹角分别为:30°、45°、60。。
【专利摘要】本实用新型一种气体钻井用排砂管线弯管接头，主要由弯管接头公螺纹、弯管进口平直段、耐磨材料、弯管段、弯管出口平直段和弯管接头母螺纹组成。井口返出的高速气体携带的岩屑通过直排砂管线进入与弯管接头公螺纹连接着的弯管进口平直段，岩屑运移至弯管段并与弯管段内壁安装的三个耐磨材料发生碰撞，与耐磨材料碰撞后的岩屑改变了其运移轨迹并运移至弯管出口平直段，最后进入与弯管接头母螺纹连接着的直排砂管线。高速气体携带的岩屑与耐磨材料碰撞后改变了其运移轨迹，从而有效的避免了岩屑对弯管段内壁的直接冲蚀。本实用新型的优点：能够改变弯管接头内高速气体所携带岩屑的运移轨迹，增强气体钻井排砂管线弯管接头的抗冲蚀破坏能力，该弯管接头耐冲蚀效果明显、结构简单，有利于节约成本。
【IPC分类】E21B17/042, E21B17/10, E21B7/18
【公开号】CN204920825
【申请号】CN201520701741
【发明人】文科, 李永杰, 胡强, 曾辉
【申请人】西南石油大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年9月11日