一種氣體鉆井用排砂管線彎管接頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及石油與天然氣欠平衡鉆井中氣體鉆井技術領域，更具體地說，是一種氣體鉆井用排砂管線彎管接頭。
【背景技術】
[0002]隨著石油與天然氣的不斷開發(fā)，石油資源的稀缺性以及鉆井地層的復雜性與日倶增，有著提高機械鉆速、延長鉆頭使用壽命、有效避免井漏、保護油氣儲層等優(yōu)點的氣體鉆井技術得到越來越廣泛的運用。排砂管線是氣體鉆井中不可缺少的地面設備之一。氣體鉆井返排出井口的氣體中含有大量的巖肩顆粒，這些顆粒在高速氣流的作用下，對排砂管線的過渡區(qū)域將產(chǎn)生嚴重的沖蝕和侵蝕磨損，使其壁厚變薄，最終使排砂管線發(fā)生刺穿或斷裂，一旦排砂管線彎管接頭被沖蝕破壞，就會導致其混合的天然氣爆炸和燃燒，這將對現(xiàn)場工作人員和設備造成重大的安全事故。例如2011年成都市大邑縣上安鎮(zhèn)中國石油四川油氣田鄧崍I號井發(fā)生井噴事故，事故根本原因就是氣體鉆井過程中攜帶巖肩的高速氣流在排砂管線彎管接頭發(fā)生沖蝕和磨損，導致管道中混合的天然氣爆炸和燃燒并最終演變成重大井噴事故。
[0003]針對上述氣體鉆井過程中排砂管線彎管接頭容易受到?jīng)_蝕破壞的特點，目前已經(jīng)有一些氣體鉆井耐沖蝕彎頭:專利CN2799834Y公開的氣體鉆井耐沖蝕彎頭，利用溝槽和螺旋狀導流使高速攜巖氣流改變流向，變直線運動為螺旋狀運動，以此避免氣流直接沖擊彎管內(nèi)壁，但該彎頭內(nèi)設導流片導致彎頭有效過流面積減小氣流速度會增大，氣流很快會沖蝕螺旋導流片，且該彎頭內(nèi)部導流片復雜難以加工。目前也有相關文獻針對氣體鉆井排砂管線彎接頭的沖蝕機理進行了研究(練章華，陳新海，林鐵軍.排砂管線彎接頭的沖蝕機理研究[J].西南石油大學學報:自然科學版，2014，36 (I): 150-156.)，針對排砂管線彎接頭的沖蝕失效情況，開展了沖蝕破壞機理的理論推導和仿真研究，并指出排砂管線彎管接頭沖蝕破壞最主要的因素是彎接頭的角度和材料，但針對彎管接頭面臨的沖蝕破壞沒有提出一種有效的結構設計方案。
[0004]由此可見，氣體鉆井排砂管線彎管接頭還有需要改進的地方，針對氣體鉆井返排出的高速攜巖氣體對排砂管線彎接頭產(chǎn)生的嚴重沖蝕和侵蝕磨損，使其壁厚變薄，最終使排砂管線發(fā)生刺穿或斷裂的問題，急需研究出一種結構簡單、耐沖蝕效果明顯的氣體鉆井排砂管線彎管接頭，以此確保氣體鉆井的順利進行以及現(xiàn)場工作人員和設備的安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型目的是為了克服氣體鉆井過程中排砂管線彎管接頭的沖蝕破壞，提供了一種氣體鉆井用排砂管線彎管接頭，其創(chuàng)新結構特點在于:①彎管段內(nèi)部安裝有三個不同傾角耐磨材料，可以改變管道內(nèi)高速氣體所攜帶巖肩的運移軌跡，有效避免巖肩對彎管段內(nèi)壁的直接沖蝕；②可拆卸式的耐磨材料方便更換，延長了彎管段管體部分使用壽命。
[0006]為達到以上技術目的，本實用新型采用的技術方案是:
[0007]本實用新型一種氣體鉆井用排砂管線彎管接頭，主要由彎管接頭公螺紋、彎管進口平直段、耐磨材料、彎管段、彎管出口平直段和彎管接頭母螺紋組成。井口返出的高速氣體攜帶的巖肩通過直排砂管線進入與彎管接頭公螺紋連接著的彎管進口平直段，巖肩運移至彎管段并與彎管段內(nèi)壁安裝的三個耐磨材料發(fā)生碰撞，與耐磨材料碰撞后的巖肩改變了其運移軌跡并運移至彎管出口平直段，最后進入與彎管接頭母螺紋連接著的直排砂管線。高速氣體攜帶的巖肩與耐磨材料碰撞后改變了其運移軌跡，從而有效的避免了巖肩對彎管段內(nèi)壁的直接沖蝕。本實用新型的優(yōu)點:能改變彎管接頭內(nèi)高速氣體所攜帶巖肩的運移軌跡，增強氣體鉆井排砂管線彎管接頭的抗沖蝕破壞能力，該彎管接頭耐沖蝕效果明顯、結構簡單，有利于節(jié)約成本。
【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型一種氣體鉆井用排砂管線彎管接頭的結構示意圖。
[0009]圖2是巖肩在排砂管線彎管接頭內(nèi)的流線示意圖。
[0010]圖中:1.彎管接頭公螺紋，2.彎管進口平直段，3.耐磨材料A，4.耐磨材料B，5.耐磨材料C，6.彎管段，7.彎管出口平直段，8.彎管接頭母螺紋。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0012]如圖1所示，本實用新型一種氣體鉆井用排砂管線彎管接頭，主要由彎管接頭公螺紋1、彎管進口平直段2、耐磨材料A3、耐磨材料B4、耐磨材料C5、彎管段6、彎管出口平直段7、彎管接頭母螺紋8組成。所述彎管接頭公螺紋I和彎管接頭母螺紋8起連接作用，方便與兩端直排砂管線相連接；井口返出的高速氣體攜帶的巖肩通過直排砂管線進入與彎管接頭公螺紋I連接著的彎管進口平直段2，巖肩運移至彎管段6并與彎管段6內(nèi)壁安裝的耐磨材料A3、耐磨材料B4和耐磨材料C5發(fā)生碰撞，與耐磨材料碰撞后的巖肩改變了其運移軌跡并運移至彎管出口平直段7，最后進入與彎管接頭母螺紋8連接著的直排砂管線。所述安裝在彎管段6內(nèi)壁的耐磨材料A3、耐磨材料B4和耐磨材料C5可拆卸，具有不同傾角，通過改變彎管段6內(nèi)巖肩的運移軌跡，有效的避免了巖肩對彎管段6內(nèi)壁的直接沖蝕，使用一段時間后可直接更換彎管段6內(nèi)壁耐磨材料A3、耐磨材料B4和耐磨材料C5，這樣不僅能使彎管段6達到極好的耐沖蝕效果，還能大大延長其管體部分的使用壽命，有利于成本節(jié)約。
[0013]如圖2所示，高速攜巖氣體中的巖肩A、B、C分別沿流線軌跡A1-A2-A3、B1-B2-B3和C1-C2-C3運移。巖肩A、B、C以基本平行于彎管進口平直段2中軸線的軌跡運移，運移至彎管段6并分別與帶有弧度的耐磨材料A3、耐磨材料B4和耐磨材料C5發(fā)生碰撞，巖肩改變運移軌跡后運移至彎管出口平直段7，從而有效的避免了巖肩對彎管段6內(nèi)壁的直接沖蝕。
【主權項】
1.一種氣體鉆井用排砂管線彎管接頭，主要由彎管接頭公螺紋(I)、彎管進口平直段(2)、耐磨材料A (3)、耐磨材料B (4)、耐磨材料C (5)、彎管段(6)、彎管出口平直段(7)、彎管接頭母螺紋(8)組成，其特征在于:所述彎管進口平直段(2)和彎管出口平直段(7)分別通過彎管接頭公螺紋(I)和彎管接頭母螺紋(8)與彎管接頭兩端排砂管線相連接，彎管段(6)內(nèi)表面安裝有耐磨材料A (3)、耐磨材料B (4)和耐磨材料C (5)。2.根據(jù)權利要求1所述的一種氣體鉆井用排砂管線彎管接頭，其特征在于:耐磨材料A (3)、耐磨材料B (4)和耐磨材料C (5)的材質為陶瓷，可拆卸。3.根據(jù)權利要求1所述的一種氣體鉆井用排砂管線彎管接頭，其特征在于:耐磨材料A(3)、耐磨材料B(4)和耐磨材料C(5)與彎管進口平直段(2)的夾角分別為:30°、45°、60。。
【專利摘要】本實用新型一種氣體鉆井用排砂管線彎管接頭，主要由彎管接頭公螺紋、彎管進口平直段、耐磨材料、彎管段、彎管出口平直段和彎管接頭母螺紋組成。井口返出的高速氣體攜帶的巖屑通過直排砂管線進入與彎管接頭公螺紋連接著的彎管進口平直段，巖屑運移至彎管段并與彎管段內(nèi)壁安裝的三個耐磨材料發(fā)生碰撞，與耐磨材料碰撞后的巖屑改變了其運移軌跡并運移至彎管出口平直段，最后進入與彎管接頭母螺紋連接著的直排砂管線。高速氣體攜帶的巖屑與耐磨材料碰撞后改變了其運移軌跡，從而有效的避免了巖屑對彎管段內(nèi)壁的直接沖蝕。本實用新型的優(yōu)點：能夠改變彎管接頭內(nèi)高速氣體所攜帶巖屑的運移軌跡，增強氣體鉆井排砂管線彎管接頭的抗沖蝕破壞能力，該彎管接頭耐沖蝕效果明顯、結構簡單，有利于節(jié)約成本。
【IPC分類】E21B17/042, E21B17/10, E21B7/18
【公開號】CN204920825
【申請?zhí)枴緾N201520701741
【發(fā)明人】文科, 李永杰, 胡強, 曾輝
【申請人】西南石油大學
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月11日