[发明专利]防止压裂泵车液力端吸入管汇中沉砂的方法及装置

说明书

本发明公开了一种防止压裂泵车液力端吸入管汇中沉砂的方法及装置，属于油气田水力压裂技术领域。防止压裂泵车液力端吸入管汇中沉砂的方法，吸入管汇采用变径管，确定变径管的形状包括以下步骤：(1)确定吸入管汇的吸入管长度L、吸入口直径D_吸入口和排出口的压裂液流量Q_排出口；(2)确定压裂砂在压裂液中的临界沉降速度v_沉降；(3)计算吸入管汇排出口临界直径D_临界；(4)确定吸入管汇排出口直径D_排出口，D_排出口≤D_临界。本发明通过变径吸入管汇的设计，能够使压裂液在其中保持较高的流速流动，减少了压裂砂的沉降，提高了压裂施工及后续泵送桥塞射孔连作施工的安全性，降低了人员的劳动强度。

技术领域

本发明属于油气田水力压裂技术领域，涉及一种防止压裂泵车液力端吸入管汇中沉砂的方法及装置。

背景技术

水力压裂技术是一种有效的储层改造措施，被广泛应用于常规和非常规油气田开发。水力压裂是靠地面压裂泵车车组将流体高速注入井中，借助井底憋起的高压，使油层岩石破裂产生裂缝，裂缝靠泵入的压裂砂支撑，形成具有一定导流能力的油气渗流通道。在压裂施工过程中，压裂液与携砂液通过压裂泵车的吸入管汇进入液力端的吸入低压腔体，经过柱塞加压后进入排出高压腔体，之后通过液力端连接的高压管线进入井筒。

目前，压裂泵车液力端的吸入管汇多采用等径结构。压裂液在等径吸入管汇中流动时会在每个排出口有一定的流失，这导致压裂液沿着吸入管汇流动时流速是逐渐降低的，当流速低于压裂砂的临界沉降速度时，压裂砂会从携砂液中沉降到吸入管汇表面，形成沉砂。这些沉砂会给泵送桥塞射孔连作施工带来重大风险，而且沉砂需要在后期压裂泵车维护保养时清理，增加人员的劳动强度。

人们迫切需要一种防止压裂泵车液力端吸入管汇中沉砂的方法，从源头上避免和减少沉砂的形成，防止施工风险。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种防止压裂泵车液力端吸入管汇中沉砂的方法。本发明的目的通过以下技术方案实现。

防止压裂泵车液力端吸入管汇中沉砂的方法，其特征在于，吸入管汇采用变径管，确定变径管的形状包括以下步骤：

(1)确定吸入管汇的吸入管长度L、吸入口直径D_吸入口和排出口的压裂液流量Q_排出口；

(2)确定压裂砂在压裂液中的临界沉降速度v_沉降；

(3)计算吸入管汇排出口临界直径D_临界；

(4)确定吸入管汇排出口直径D_排出口，D_排出口≤D_临界。

步骤(1)中吸入管汇的吸入管长度L和吸入口直径D_吸入口根据压裂泵车液力端的其他部件确定，排出口的压裂液流量Q_排出口根据施工需要确定。当吸入管长度L、吸入口直径D_吸入口和排出口直径D_排出口全部确定以后，吸入管汇变径管的形状即可确定。

本发明通过采用变径管来制造吸入管汇，通过管径逐渐变小来保证压裂液在吸入管汇中以较高的流速流动，使得压裂液在吸入管汇排出口的流速大于压裂砂在压裂液中的临界沉降速度，从而实现避免或减少沉砂的形成。

进一步地，步骤(3)中吸入管汇排出口临界直径的计算公式为，

进一步地，步骤(2)中压裂砂在压裂液中的临界沉降速度v_沉降通过沉降实验测定。

进一步地，吸入管汇排出口直径D_排出口与吸入管汇排出口临界直径D_临界之比为0.6～1∶1，优选0.7～0.9∶1。