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CN115135847A - 可扩展的短管 - Google Patents

可扩展的短管 Download PDF

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CN115135847A
CN115135847A CN202180012031.7A CN202180012031A CN115135847A CN 115135847 A CN115135847 A CN 115135847A CN 202180012031 A CN202180012031 A CN 202180012031A CN 115135847 A CN115135847 A CN 115135847A
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CN
China
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seal
female
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CN202180012031.7A
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English (en)
Inventor
L·R·莫斯利
R·T·格里尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jet Oilfield Services LLC
Original Assignee
Jet Oilfield Services LLC
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

提供了可操作用于连接烃类提取组件的部件的可扩展的短管。该可扩展的短管包括：阴管段，其具有外表面，以及具有至少一个密封槽的内表面；位于阴管段的外表面上的至少一个流体端口，用于接收液压流体并与密封槽流体连通；阳管段，具有可容纳在阴管段内的外表面；密封件，位于密封槽内并处于阴管段的内表面与阳管段的外表面之间；以及紧固机构，用于将阳管段相对于阴管段锁定在选定的纵向位置。

Description

可扩展的短管
技术领域
本发明的示例性实施例大体上涉及一种可扩展的短管，具体地涉及用于烃类提取组件中的可扩展的短管。
背景技术
随着石油和天然气压裂行业所面临的风险增加，针对减少高压压裂作业期间的设备故障存在相当大的需求。由于故障概率随着所使用的压裂部件的数量而增加，工程师和系统设计人员通常会设计具有尽可能少的部件的压裂系统。
用于将拉链歧管连接到压裂井口的部件(称为“压裂堆”)的流体连接组件特别容易发生故障，这是因为该组件经常使用多个平行的管段(通常为六段或七段管子)来将高压压裂液从歧管引导到压裂堆。这些管段中的任何一个发生故障都可能导致明显的停机维修时间，导致利润损失和成本增加。这些问题可以通过用单个更大的管段替换多个管段来解决。这个较大的管子通常由多个管段或“短管”首尾相连而形成，并直接从歧管的固定装置(例如十字形、T形或直角形固定装置)延伸到压裂堆，从而为压裂液从歧管流经压裂堆并进入井口提供路径。
由于拉链歧管没有放置在相对于压裂堆的标准位置，因此歧管和压裂堆之间的方位和距离会在压裂组件之间有所变化。为了适应不同的方位和距离，部件制造商提供了可调节的短管以用于连接组件。可调节的短管使得使用者能够调整短管的一个或多个尺寸，例如长度(对于可扩展的短管)或角度方位或“旋转”(对于直角短管)。这些可调节的短管允许在现场针对连接组件进行定制和调整，以确保不同压裂组件的拉链歧管和压裂堆之间的正确连接。
现有技术的可扩展的短管通常包括圆柱形的阴管段和阳管段，每个都具有用于接收压裂液的纵向孔。阳管段的外表面构造成与阴管段的内周表面螺纹接合，从而使两个段的纵向孔对齐以形成具有连续孔的单个短管。取决于旋转方向，可以通过旋转阳管段以使阳管段相对于阴管段前进或退回来调节短管的长度。
当用于连接组件时，现有技术的可扩展的短管在两端处刚性地连接到其他短管或固定件。出于这个原因，短管长度的调节要求使用者首先断开短管的至少一端，以允许阳管段相对于阴管段自由旋转，然后在完成调整之后重新连接端部。这个过程既费时又费钱，尤其是在连接组件的初始设置期间或在连接组件的多个短管需要调整时。在压裂作业期间需要调整时，可能会产生额外的成本和停机时间，在这种情况下，所有压裂作业必须停止，直到调整完成。现有技术的可调节的短管也容易因与其他短管及拉链歧管和压裂堆的部件的不正确对准而造成损坏和泄漏。
需要一种能够解决现有技术的这些和其他缺点的可调节的短管。
发明内容
根据本公开的各种示例性实施例，提供了一种可扩展的短管，例如用于烃提取组件，例如压裂系统。该可扩展的短管的长度可通过相对于阴管段滑动阳管段而不是通过旋转阳管段来调节。通过这种方式，可以调整该可扩展的短管而无需先从该可扩展的短管上将其他短管或部件脱开。这不仅减少了连接组件的初始设置所需的时间，而且还允许在不需要停止烃类提取作业的情况下调整该可扩展的短管，从而导致更少的停机时间和提高的利润。
根据本公开的一个示例性实施例，提供了一种可扩展的短管。该短管包括：阴管段，其具有外表面，以及具有至少一个密封槽的内表面；位于阴管段的外表面上的至少一个流体端口，用于接收液压流体并与密封槽流体连通；阳管段，具有可容纳在阴管段内的外表面；密封件，位于密封槽内且处于阴管段的内表面与阳管段的外表面之间；以及紧固机构，用于将阳管段相对于阴管段锁定在选定的纵向位置。
根据本公开的另一个实施例，阴管段的内表面包括限定了第一内孔的第一圆周内表面和限定了第二内孔的第二圆周表面，其中，第二内孔具有小于所述第一内孔的第一直径的第二直径。
根据本公开的另一个实施例，所述至少一个密封槽包括两个密封槽。
根据本公开的另一个实施例，阴管段包括设置有紧固孔的端部，所述紧固孔的尺寸设置成能够容纳紧固件以将阴管段连接到部件。
根据本公开的另一个实施例，阳管段包括与紧固机构相接合的法兰部分。
根据本公开的另一个实施例，紧固机构包括至少一个紧固螺柱，其延伸穿过阳管段的法兰部分，并且刚性地连接在阴管段的一个端部。
根据本公开的另一个实施例，紧固机构还包括第一螺母和第二螺母，它们分别位于阳管段的法兰部分的相应侧的紧固螺柱上。
根据本公开的另一个实施例，阳管段包括内孔，其直径大约等于阴管段的第二内孔的第二直径。
根据本公开的另一个实施例，阳管段构造成与阴管段滑动式接合。
根据本公开的另一个实施例，当液压流体在压力下从流体端口流入密封槽时，由密封件提供的密封得到改善。
根据本公开的另一个实施例，密封件包括聚合物、金属、复合材料或其组合。
根据本公开的另一个实施例，可扩展的短管还包括位于阴管段的内表面和阳管段的外表面之间的颗粒护罩。
根据本公开的另一个实施例，阳管段的外表面设置有颗粒槽，颗粒护罩位于颗粒槽内。
根据本公开的另一个实施例，可扩展的短管还包括位于阴管段的外表面上的至少一个用于排放液压流体的排放端口，其与密封槽流体连通。
根据本公开的另一个实施例，密封件是环形密封件。
根据本公开的另一个实施例，提供了一种调节可扩展的短管的长度的方法。该方法包括：将阳管段插入阴管段内；将阳管段相对于阴管段滑动到选定的纵向位置；采用紧固机构将阳管段相对于阴管段锁定在选定的纵向位置；将液压流体注入密封端口，以将密封件推靠在阳管段的外表面上，从而改善阳管段和阴管段之间的密封。
附图说明
结合附图进行阅读，可以更好地理解上述发明内容以及本公开的示例性实施例的以下详细描述。出于说明本公开的目的，在附图中示出了一些示例性的实施例。然而应当理解，本申请并不限于所示的精确的布置和实施手段。
图1A是根据本公开的一个实施例的处于完全缩回位置的可扩展的短管的剖视图；
图1B是根据本公开的一个实施例的处于完全扩张位置的图1A所示的可扩展的短管的剖视图；
图1C是根据本公开的一个实施例的图1A所示的可扩展的短管的透视图；
图1D是根据本公开的一个实施例的图1A所示的可扩展的短管的透视剖面图；
图2A是根据本公开的一个实施例的阴管段的截面图；
图2B是根据本公开的一个实施例的图2A所示的阴管段的透视剖面图；
图3A是根据本发明的一个实施例的阳管段的剖视图；
图3B是根据本公开的一个实施例的图3A所示的阳管段的透视剖面图；
图4A是根据本公开的一个实施例的图1A所示的可扩展的短管的局部剖视图；和
图4B是根据本发明的一个实施例的接收液压流体的图1A所示的可扩展的短管的局部剖视图。
具体实施方式
现在将详细参考附图中所示的本公开的各种示例性实施例。在适用之处，将在整个附图中使用相同或相似的附图标记来指代相同或相似的特征。应该注意的是，这些附图可能没有按照精确的比例绘制。在以下描述中使用某些术语只是为了方便而无限制之意。诸如顶、底、左、右、上、下和对角之类的方向性用语均参考附图来使用。用语“远端”是指远离主体的中心。用语“近端”是指更接近主体的中心和/或远离“远端”。用语“向内”和“向外”分别指的是朝向和远离所提及对象及其指定部分的几何中心的方向。与以下附图描述结合使用的这些方向性用语不应被解释为以未明确阐述的任何方式限制了本申请的范围。此外，说明书中使用的用语“一个”表示“至少一个”。用语包括上述具体提及的词语、其派生词和类似含义的词语。
在提及诸如量、持续时间等的可测量值时，本文所用的“大约”意在包括了相对于规定值的±20％、±10％、±5％、±1％或±0.1％的变化，只要这样的变化是适当的。
本文所用的“基本上”表示相当大的程度，主要但不完全是所指定的，或在本领域内可接受的适当变化。
在整个本申请中，其各个方面可通过范围的方式呈现。应当理解，范围的方式的描述仅仅是为了方便和简洁，不应被理解为对本公开的范围的硬性限制。因此，范围的描述应该被认为已经具体公开了该范围内的所有可能的子范围以及该范围内的各个数值。例如，对诸如1到6的范围的描述应该被认为具体公开了所有子范围，例如从1到3、从1到4、从1到5、从2到4、从2到6、从3到6等，以及该范围内的单个数字，例如1、2、2.7、3、4、5、5.3和6。无论范围的大小如何，这都适用。
此外，本公开的示例性实施例的所述特征、优点和特性可以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。根据本文的描述，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有特定的示例性实施例的一个或多个特定特征或优点的情况下实施本公开。在其他情况下，可以在某些实施例中认识到一些附加特征和优点，而这些特征和优点可能不存在于本公开的所有示例性实施例中。
现在参考图1A至1D和图4A，可以看到根据本公开的一个示例性实施例的可扩展的短管100。可扩展的短管100包括阴管段102、可滑动地定位在阴管段102内的阳管段110、环形的密封件118、118'(其可以具有拱形截面)、定位在阴管段102和阳管段110管之间的颗粒护罩126，以及用于将阳管段110相对于阴管段102锁定在选定的纵向位置处的紧固机构116。可扩展的短管100可与其他短管和部件结合地使用，以形成用于将压裂流体从拉链歧管引导到压裂堆的连接组件。为了便于这样的使用和其他使用，可扩展的短管100的长度可以如下详述的方式进行调节。
现在参考图2A和2B，可以看到根据本公开的一个示例性实施例的可扩展的短管100的阴管段102。阴管段102包括圆柱形主体205，其具有第一端104和第二端106，第二端106设有多个紧固孔220，用于通过紧固件(未示出)将阴管段102连接到其他短管或连接组件的部件上。圆柱形主体205还包括外表面240，限定了具有直径d1的第一内孔215的第一圆周内表面210，以及限定了与第一内孔215同轴并具有直径d2的第二内孔230的第二圆周内表面225，其中第二内孔230的直径d2小于第一内孔215的直径d1。圆周内表面210还设置有两个环形密封槽120、120'，用于容纳相应的密封件118、118'。圆柱形主体205还设有从外表面240上的流体端口255、255'(例如，单向止回阀、球阀等)延伸到密封槽120、120'的流体管道245、245'，以及从外表面240上的排放口260、260'延伸到密封槽120、120'的排放管道250、250'。还提供了测试管道262，其从外表面240上的测试端口265延伸到密封槽120、120'之间的圆周内表面210。
现在参考图3A和3B，可以看到根据本公开的一个示例性实施例的可扩展的短管100的阳管段110。阳管段110包括具有第一端275和第二端114的圆柱形阳主体270，第二端114设有多个紧固孔280，用于通过紧固件(未示出)将阳管段110连接到其他短管或连接组件的部件上。圆柱形阳主体270还包括外表面285和圆周内表面290，后者限定了与阴管段102的第二内孔230大致同轴且其直径d3大致等于第二内孔230的直径d2的内孔295，但是应当理解，直径d3不需要接近于直径d2。圆柱形阳主体270的外表面285还包括位于第一端275处用于容纳颗粒护罩126的环形颗粒槽124，以及具有用于与紧固机构116相接合的多个无螺纹孔305的法兰部分320(可以是环形和/或非连续的)。
圆柱形阳主体270的外表面285的直径大约等于(但略小于)阴管段102的第一内孔215的直径d1。这允许密封件118、118'来提供液密密封，又同时允许阴管段102的第一内孔215可滑动地接纳阳管段110，使得阳管段110可以相对于阴管段102定位在选定的纵向位置，以改变可扩展的管段100的长度到所需的长度。
紧固机构116可操作用于将阳管段110相对于阴管段102锁定在选定的纵向位置。为此，紧固机构116包括一个或多个分别延伸穿过法兰部分320的无螺纹孔305的紧固螺柱310，其以固定的方式终止于阴管段102的第一端104内。紧固机构116还包括第一螺母132和第二螺母134，它们分别在法兰部分30320的两侧与每个紧固螺柱310螺纹接合。
为了增加可扩展的短管100的长度，可以松开(并且可能移除)紧固螺柱310上的第二螺母134。然后将阳管段110从阴管段102上纵向滑离到相对于阴管段102而言的所需的纵向位置。如图1B中最佳地所示，一旦处于所需的纵向位置，便重新拧紧第一螺母132和第二螺母134以与法兰部分320的相应侧接合，从而将阳管段110锁定在该所需的纵向位置。为了减小可扩展的短管100的长度，可以松开紧固螺柱310上的第一螺母132。然后，将阳管段110朝向阴管段纵向滑动到相对于阴管段102而言的所需的纵向位置。如图1A中最佳地所示，一旦处于所需的纵向位置，便重新拧紧第一螺母132和第二螺母134以与法兰部分320的相应侧接合，从而将阳管段110锁定在该所需的纵向位置。尽管紧固机构116包括紧固螺柱310和螺母132、134，但应当理解，紧固机构116可以包括或包含其他的锁定结构(例如J形锁或其他连接器)，并且本公开的各种实施例并不意欲限制用于将阳管段110锁定到阴管段102上的任何特定的结构或机构。
当在连接组件中使用可扩展的短管100时，阳管段110的内孔295和阴管段102的第二内孔230形成了流体可从中流过的连续孔。根据所施加的压力，流体和其中的任何颗粒(例如压裂液中的支撑剂颗粒)可能会不利地逸出内孔230、295，并沿着阳管段110的外表面285和阴管段102的第一圆周内表面30之间的边界315运动。为了防止这种情况，提供了颗粒护罩126和密封件118、118'。颗粒护罩126位于阳管段110的颗粒槽124内，以防止流体颗粒(例如支撑剂颗粒)沿边界315运动，而密封件118、118'(例如可包括例如聚合物、金属或其组合)位于阴管段102的环形密封槽120、120'内，以防止流体本身沿边界315逸出到外部环境中。尽管可扩展的短管100显示为具有两个密封件118、118'，然而应当理解，其他实施例可以包括更少或更多的密封件118，并且本公开的各种实施例并不意欲限于任何特定数量的密封件118。还应当理解，其他实施例可以采用多于一个颗粒护罩126，或根本没有颗粒护罩126。
当施加到流体的压力相当高时，例如当流体是用于压裂作业的高压压裂液时，仅用密封件118、118'可能不足以防止流体沿边界315逸出到外部环境。为了解决这个问题，根据本发明的各种实施例，将第二加压液压流体(例如油基流体)引入流体端口255、255'，其然后流过流体管道245、245'而进入密封槽120、120'。如图4B最佳地所示，加压液压流体将密封件118、118'推靠在阳管段110的外表面285上，从而改善了由密封件118、118'提供的密封。该改进的密封的有效性可通过检查加压液压流体30是否不利地从密封槽120、120'沿边界315流过测试管道262并流出测试端口265来进行测试。在测试端口265处检测到液压流体可表明加压密封件118、118'失效。
加压的液压流体可从密封槽120、120'处通过排放管道250、250'和排放端口260、260'排出。例如在维修可扩展的短管100时，或者在密封件118、118'于压力下提供的密封太大而不允许阳管段110滑动到相对于阴管段102的选定的纵向位置以改变可扩展的短管100的长度时，可能需要排出液压流体。
本领域的技术人员将理解，在不脱离其广泛的发明概念的前提下，可以对上述示例性实施例进行改变。因此，应当理解，本公开不限于所公开的特定实施例，而是旨在涵盖在本文所定义的权利要求的精神和范围内的修改。

Claims (20)

1.一种可扩展的短管(100)，包括具有外表面(240)的阴管段(102)和可容纳在所述阴管段内的具有外表面(285)的阳管段(110)，其特征在于：
所述阴管段包括具有至少一个密封槽(120)的内表面(210)；
所述阴管段的外表面上设有至少一个流体端口(255)以接收液压流体，所述流体端口与所述密封槽流体连通；
密封件(118)，位于所述密封槽内且处于所述阴管段的内表面与所述阳管段的外表面之间；以及
紧固机构(116)，用于将所述阳管段相对于所述阴管段锁定在选定的纵向位置。
2.根据权利要求1所述的可扩展的短管，其特征在于，所述阴管段的内表面包括限定了第一内孔(215)的第一圆周内表面(210)和限定了第二内孔(230)的第二圆周表面(225)，所述第二内孔具有小于所述第一内孔的第一直径(d1)的第二直径(d2)。
3.根据权利要求1所述的可扩展的短管，其特征在于，所述至少一个密封槽包括两个密封槽(120、120')。
4.根据权利要求1所述的可扩展的短管，其特征在于，所述阴管段包括设置有紧固孔(220)的端部(106)，所述紧固孔的尺寸设置成能够容纳紧固件以将所述阴管段连接到部件。
5.根据权利要求1所述的可扩展的短管，其特征在于，所述阳管段包括与所述紧固机构相接合的法兰部分(320)。
6.根据权利要求5所述的可扩展的短管，其特征在于，所述紧固机构包括至少一个紧固螺柱(310)，其延伸穿过所述阳管段的法兰部分，并且刚性地连接在所述阴管段的一个端部(104)。
7.根据权利要求6所述的可扩展的短管，其特征在于，所述紧固机构还包括第一螺母(132)和第二螺母(134)，它们分别位于所述阳管段的法兰部分的相应侧的紧固螺柱上。
8.根据权利要求2所述的可扩展的短管，其特征在于，所述阳管段包括内孔(295)，所述内孔(295)的直径(d3)大约等于所述阴管段的第二内孔的第二直径。
9.根据权利要求1所述的可扩展的短管，其特征在于，所述阳管段构造成与所述阴管段滑动式接合。
10.根据权利要求1所述的可扩展的短管，其特征在于，当液压流体在压力下从所述流体端口流入所述密封槽时，由密封件提供的密封得到改善。
11.根据权利要求1所述的可扩展的短管，其特征在于，所述密封件包括聚合物、金属、复合材料或其组合。
12.根据权利要求1所述的可扩展的短管，其特征在于，还包括位于所述阴管段的内表面和所述阳管段的外表面之间的颗粒护罩(126)。
13.根据权利要求12所述的可扩展的短管，其特征在于，所述阳管段的外表面设置有颗粒槽(124)，所述颗粒护罩位于所述颗粒槽内。
14.根据权利要求1到13中任一项所述的可扩展的短管，其特征在于，还包括位于所述阴管段的外表面上的至少一个用于排放所述液压流体的排放端口(260)，所述排放端口与所述密封槽流体连通。
15.根据权利要求1所述的可扩展的短管，其特征在于，所述密封件是环形密封件。
16.一种调节根据权利要求1到13中任一项所述的可扩展的短管的长度的方法，包括：
将阳管段(110)插入阴管段(102)内；
将所述阳管段相对于所述阴管段滑动到选定的纵向位置；
采用紧固机构(116)将所述阳管段相对于所述阴管段锁定在所述选定的纵向位置；和
将液压流体注入流体端口(255)，以将密封件(118)推靠在所述阳管段的外表面(285)上，从而改善所述阳管段和阴管段之间的密封。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述可扩展的短管还包括位于所述阴管段的内表面(210)和所述阳管段的外表面之间的颗粒护罩(126)。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述阳管段的外表面包括颗粒槽(124)，所述颗粒护罩位于所述颗粒槽内。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述密封件是环形密封件。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述密封件包括聚合物、金属、复合材料或其组合。
CN202180012031.7A 2020-01-31 2021-01-28 可扩展的短管 Pending CN115135847A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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