一种缓解弯头冲蚀的管道结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种缓解弯头冲蚀的管道结构，螺旋管段、弯头本体和弯头出口直管段。在页岩气进行输送时，依次经过螺旋管段、弯头以及弯头后直管段，当含有固体颗粒的页岩气进入螺旋管段时，螺旋结构有效促进了流体的旋转，在螺旋壁处产生的漩涡，对颗粒进行了分离，促使一部分颗粒沿螺旋管壁运动，避免了颗粒对弯头的集中冲蚀，从而降低整个管段的最大冲蚀速率；螺旋管壁的沟槽及其形成的漩涡，降低了流体的流速，避免颗粒撞击弯头后以更大的速度反弹到弯头出口直管段，平衡了出口管段和弯头冲蚀速率差距，提高了管线的安全性。提高了管线的安全性。提高了管线的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种缓解弯头冲蚀的管道结构


[0001]本技术涉及页岩气地面集输领域，具体涉及一种缓解弯头冲蚀的管道结构。

技术介绍

[0002]页岩气田现场实际生产过程中，不同生产阶段均有不同量的支撑剂颗粒、岩屑等伴随采出，对集气管道相应设备造成不同程度的侵蚀。页岩气气田在开采初期压力高、出沙量大，由于支撑剂颗粒的大量“返排”，颗粒质量流量可达1t/d，较短时间内造成井口进气管线弯头破裂穿孔，造成泄漏事故，尽管数量较小，但在集气管线内的复杂工况作用下，集气管线的冲蚀问题仍不可忽视。除此之外，弯头作为整体管道环节中的薄弱环节，相对于其它部件，除了受内部压力和腐蚀组分腐蚀之外，还要承受固体砂粒的高速冲击，所遭受的冲蚀磨损更为严重。根据现场经验和数据，弯头部位的冲蚀磨损率比直管部位高50倍。因此，提出了一种缓解弯头冲蚀的管道结构。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本技术旨在提供一种可以降低颗粒速度，减小颗粒与管壁接触角，避免颗粒集中冲蚀，平衡进出口管段和弯头冲蚀速率差距，提高管线安全性的管道结构
[0004]为实现以上目的，本技术通过以下技术方案予以实现：
[0005]一种缓解弯头冲蚀的管道结构，包括螺旋管段、弯头本体和弯头出口直管段。所述螺旋管段横截面为梅花形状，可看作由与大圆内接的小圆绕圆心连续旋转一定角度，并删除多余部分构成，在小圆之间的相交处采用相切圆弧平滑连接，所述弯头本体为90
°
弯头，所述弯头后直管段通过弯头本体与螺旋管段连接。
[0006]优选的，所述旋转角度为90
°
。
[0007]优选的，所述小圆数目为4，大圆与小圆的直径比为2:1。
[0008]优选的，平滑连接段的半径R＝5mm。
[0009]优选的，所述螺旋管的螺距为1000mm。
[0010]与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：
[0011]1、当含有固体颗粒的页岩气进入螺旋管段时，螺旋结构有效促进了流体的旋转。螺旋壁产生的漩涡，对不同大小的颗粒进行了分离，避免了颗粒的集中，保护了弯头受颗粒集中冲蚀，降低了冲蚀速率。
[0012]2、由于涡旋作用沿管壁流动的颗粒在进入弯头后继续沿弯头壁面流动，避免了颗粒对弯头的直接冲击。
[0013]3、螺旋管壁的沟槽及其形成的漩涡，降低了流体的流速，避免颗粒撞击弯头后以更大的速度反弹到弯头出口直管段，平衡了出口管段和弯头冲蚀速率差距。
[0014]4、只须替换一部分管段，不影响原有管段结构完整性和连续性。
附图说明
[0015]图1为本技术的整体结构示意图。
[0016]图2为本技术的横截面示意图。
[0017]图3为本技术的轴向剖面图。
[0018]图4为本技术与常规管段在集输压力6MPa，入口气流流速为8m/s时的颗粒轨迹对比图。
[0019]图5为本技术与常规管段在集输压力6MPa，入口气流流速为8m/s时的冲蚀对比云图。
[0020]图中标号：1、螺旋管段；2、弯头本体；3、弯头出口直管段。
具体实施方式
[0021]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，其具体实施方法如下：
[0022]如图1、图2所示，本技术提出一种缓解弯头冲蚀的管道结构，包括螺旋管段、弯头本体和弯头出口直管段。所述螺旋管段的横截面为梅花形状，可看作由与大圆内接的小圆绕圆心连续三次旋转90
°
，并删除多余部分构成，在小圆之间的相交处采用相切圆弧平滑连接，平滑连接段的半径R＝5mm，所述弯头本体为90
°
弯头，所述弯头后直管段通过弯头本体与螺旋管段连接。
[0023]如图3所示，在页岩气进行输送时，依次经过螺旋管段、弯头以及弯头后直管段，当含有固体颗粒的页岩气进入螺旋管段时，螺旋结构有效促进了流体的旋转，在螺旋壁处产生的漩涡，对颗粒进行了分离，促使一部分颗粒沿螺旋管壁运动，降低了颗粒的集中程度，从而降低整个管段的最大冲蚀速率；漩涡的作用降低了管内流体的流速，避免颗粒以较大速度冲击弯头和弯头出口直管段。
[0024]如图4所示，为页岩气在集输压力6MPa，入口气流流速为8m/s工况下运输时，常规管段和螺旋管段的颗粒轨迹图。可以看出螺旋管段中的颗粒更加分散，并且在螺旋管处出现螺旋运动，而常规管段中的颗粒轨迹较为集中，导致冲蚀问题严重。
[0025]如图5所示，为集输压力6MPa，入口气流流速为8m/s工况下常规管段和螺旋管段的冲蚀云图。可以看出螺旋管段最大冲蚀速率相较于常规管段下降34％。
[0026]本技术未经描述的技术特征可以通过现有技术实现，在此不再赘述。当然，本技术的保护范围并不局限于上述实施例，本
专业技术人员在本技术的技术范围内做出的改动或添加，也应属于本技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种缓解弯头冲蚀的管道结构，包括螺旋管段、弯头本体和弯头出口直管段，所述螺旋管段横截面为梅花形状，可看作由与大圆内接的小圆绕圆心连续旋转一定角度，并删除多余部分构成，在小圆之间的相交处采用相切圆弧平滑连接，所述弯头本体为90
°
弯头，所述弯头后直管段通过弯头本体与螺旋管段连接。2.根据权利要求1所述的一种缓解弯头冲蚀的管道结构，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘恩斌，黄申，田定超，唐浩，姚路远，寇博，徐梓耀，赖品蓉，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：新型
国别省市：