体积压裂对高压管件冲蚀磨损因素分析研究.pdfVIP

中国科技期刊数据库 工业A 体积压裂对高压管件冲蚀磨损因素分析研究 闫育东’段晓军 陈 浩 1．西安石油大学 陕西 西安 710065 2．川庆钻探长庆井下技术公司 甘肃 庆城 745113 摘要 ：针对体积压裂作业的工况特点，通过对比近三年每年所使用的高压管汇、车辆等地面配套设备的报废率，说明工艺变更 对高压管阀件损伤情况。通过研究体积压裂液体粘度、支撑剂粒径、瞬时流速 (排量)、施工压力、施工时长等5项参数变化 对体积压裂高压管件冲蚀损伤，对压裂施工队伍制定相应的减弱冲蚀措施显得尤为重要 。 关键词：水平井；体积压裂；高压管件；冲蚀损伤 中图分类号：TE355 文献标识码：A 文章编号：1671—5799 (2015)04-0191-01 1体积压裂与常规压裂管件冲蚀磨损分析比较 定的幂指数函数关系，这是因为流速增大时，冲蚀砂粒的动 2014年6月磁性探伤检测高压管件440件，其中出现冲蚀损 能呈指数倍增加，砂粒与管壁碰撞后造成的磨损也更大，因 伤108件，高压弯头冲蚀损伤57件，高压三通冲蚀24件。仅仅 此，流体冲蚀速度是影响材料冲蚀磨损率的关键因素之一。 弯头、三通两种阀件冲蚀报废量 占总检测管件的18％，占冲蚀 由此得出，体积压裂施工单条高压力管线流速应控制在 损伤报废高压管件的75％；其中2014年高压管件报废数量占总 10m／s内，对于高压弯头、三通冲蚀损伤较小，能够保障长时 检测管件数量的1／4。通过对三年来高压管件冲蚀磨损统计分 间体积压裂施工安全。 析，发现高压管件冲蚀磨损与体积压裂施工频次成正比，并 2．3砂浓度、支撑剂粒径因素 且随着油气井体积压裂规模的增加高压管件损伤报废量呈线 在体积压裂施工中，砂浓度及支撑剂粒径为储层压裂施工 性上升趋势；而且对 比发现体积压裂对于高压弯头、高压三 设计因素，可控系数小，基本无法改变。所以砂浓度、支撑 通损伤尤为严重，达到冲蚀报废管件的75％。比较三年来压裂 剂粒径作为附加因素研究，便于压裂设计安全系数附加。 车液力端、混砂车砂泵损伤更换频次均与油气井体积压裂施 通过分析发现随着砂浓度的增加，弯头的最大冲蚀磨损率 工数量增加成正比。由此得出体积压裂较常规压裂施工对于 近似线性增大。携砂液中砂粒越多，单位时间、单位面积的 高压弯头、高压三通 、压裂车液力端总成、混砂车砂泵伤害 管壁受到颗粒碰撞的次数增多，因此冲蚀磨损量增大。 较大，体积压裂流体介质对以上部件处的冲蚀损量大，所 以 随着支撑剂粒径的增加，弯头的最大冲蚀磨损率相应增 研究高压弯头、高压三通处流体冲蚀磨损率具有重要意义。 大，在携砂液中砂浓度 、流速及石英砂质量流量为定值时， 2体积压裂长时间泵注高压管件冲蚀研究 随着砂粒粒径增大，单个粒子的质量增大，单个粒子的冲击 通过体积压裂与常规压裂施工参数对比，发现常规压裂采 动能增大，但是携砂液中砂粒个数相应减少，单位时间、单 用胍胶粘度为35—50mPa·S，而体积压裂采用的EM30型滑溜水 位面积上弯头壁面受到颗粒碰撞的次数减少，弯管的平均冲 粘度为 卜2mPa·S；体积压裂采用的支撑剂硬度、密度大； 蚀磨损变化不大，由此得出支撑剂粒径变化对弯头冲蚀损伤 施工排量大；工作压力高；施工时间更长。所有研究体积压 不大。但在弯头的冲蚀磨损严重区域若存在较大的粒径的砂 裂液体粘度、支撑剂粒径、瞬时流速 (排量)、施工压力、 浓度，最大冲蚀磨损率变大，但是在弯管其他部位，砂粒直 施工时长等5项参数变化将对体积压裂高压管件冲蚀损伤起到 径增大对于管壁造成冲蚀磨损减少，因此弯管表面的平均磨 重要作用 。根据相关材料力学文献研究称 ，弯头的冲蚀磨损 损率变化不大。 比直管段的磨损大约严重50倍。因此，准确预测携砂液对弯 2．4工作压力因素 头、三通等液体改变流向处的冲蚀损伤，并制定相应的减 目 通过研究体积压裂施工不同工作压力情况下，高压管件