【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及管道輸送設備，具體而言，涉及一種防沖蝕的錐形管和用于防沖蝕的錐形管的尺寸確定方法。
技術介紹
1、油氣自地下開采出來后離不開管道輸送，管道輸送系統有時需要將不同管徑的管道連接在一起，其中錐形管起到了改變管道直徑的作用。在油氣開發過程中一些固體顆粒會隨采出介質進入管道輸送系統，為提高輸送效率，往往會提高流體介質的運動速度，其中夾雜的雜質顆粒也會以較快的速度運動。根據連續性原理，流體介質及固體顆粒在經過錐形管時由于管道直徑的縮小，流速會進一步提高，流速加快會使得流體裹挾的固體顆粒速度變快，動量變大，沖擊力變大，在錐形管處集中碰撞，經過長時間高壓、高溫的環境條件，會在錐形管處產生嚴重的沖蝕磨損，導致錐形管壁厚減薄，承壓能力降低，對站場工作人員、附近居民及相關人員的生命安全造成威脅，也會對環境產生不利的影響。
2、也就是說，現有技術中錐形管存在易被沖蝕磨損的問題。
技術實現思路
1、本專利技術的主要目的在于提供一種防沖蝕的錐形管和用于防沖蝕的錐形管的尺寸確定方法，以解決現有技術中錐形管易被沖蝕磨損的問題。
2、為了實現上述目的，根據本專利技術的一個方面，提供了一種防沖蝕的錐形管，錐形管包括沿流體的流動方向順次連接的：第一直管段，第一直管段用于與來流管連接；環狀管段，環狀管段的一端與第一直管段連接，環狀管段遠離第一直管段的一端向環狀管段的中心處翻折并形成翻折段，沿流體的流動方向環狀管段的直徑漸縮設置；縮徑管段，縮徑管段的外壁面與翻折段的端部連接，并在環狀
3、進一步地，翻折段呈圓弧拱形，圓弧拱形的曲率半徑的兩倍與環狀通道的通道寬度w相等。
4、進一步地，以翻折段為界線縮徑管段包括第一段和第二段，第一段位于環狀管段的外側，第二段位于環狀管段的內側并與環狀管道之間形成環狀通道，第一段和第二段的總長度l2與第二段的長度l3之間滿足：l2＝1.5l3。
5、進一步地，環狀管段與第一直管段的延伸方向之間的夾角α、縮徑管段與第二直管段的延伸方向之間的夾角β滿足：α＝β。
6、進一步地，環狀管段與第一直管段的延伸方向之間的夾角α大于等于5°且小于等于10°。
7、進一步地，防沖蝕的錐形管還包括至少一個法蘭，第一直管段與來流管通過法蘭連接；和/或第二直管段與出流管通過法蘭連接。
8、進一步地，第一直管段與環狀管段焊接固定；和/或縮徑管段與第二直管段焊接固定。
9、根據本專利技術的另一方面，提供了一種用于防沖蝕的錐形管的尺寸確定方法，尺寸確定方法用于確定上述的防沖蝕的錐形管的尺寸，用于防沖蝕的錐形管的尺寸確定方法包括：步驟s10：建立錐形管的初始模型；步驟s20：測量錐形管的沖蝕速率，記錄沖蝕速率；步驟s30：確定錐形管的環狀管段與錐形管的第一直管段的延伸方向之間的夾角α的調整范圍；步驟s40：調整夾角α的大小以形成測試模型，記錄測試模型的尺寸數據；步驟s50：重復步驟s20至步驟s40，直至所有測試模型的尺寸數據和沖蝕速率被記錄；步驟s60：確定沖蝕速率最小的測試模型的尺寸數據為錐形管的尺寸。
10、進一步地，在步驟s10中，包括：確定錐形管的初始尺寸；確定流體的流動參數；確定邊界條件；根據初始尺寸、流動參數和邊界條件建立錐形管的初始模型。
11、進一步地，在確定錐形管的初始尺寸的過程中，包括：確定錐形管的第一直管段的直徑d；確定錐形管的第二直管段的直徑d，且直徑d小于直徑d；確定錐形管的縮徑管段的第一段和第二段的總長度l2；確定錐形管的縮徑管段的第二段的長度l3；確定環狀管段的外環面的長度l1；確定外環面與第一直管段的外壁面的延伸方向之間的夾角α；確定縮徑管段的外壁面與第二直管段的外壁面的延伸方向之間的夾角β；確定錐形管的環狀通道的通道寬度w；確定環狀管段的圓弧拱形的曲率半徑。
12、進一步地，在確定流體的流動參數的過程中，包括：流體的流體密度；確定流體的顆粒密度；確定流體的速度；確定流體的顆粒直徑；確定流體的質量流量。
13、進一步地，在確定邊界條件的過程中，包括：確定流體在錐形管的入口速度。
14、進一步地，在步驟s30中，夾角α的調整范圍為大于等于5°且小于等于10°，夾角α的調整間隔為1°。
15、應用本專利技術的技術方案，防沖蝕的錐形管包括沿流體的流動方向順次連接的第一直管段、環狀管段、縮徑管段和第二直管段，第一直管段用于與來流管連接；環狀管段的一端與第一直管段連接，環狀管段遠離第一直管段的一端向環狀管段的中心處翻折并形成翻折段，沿流體的流動方向環狀管段的直徑漸縮設置；縮徑管段的外壁面與翻折段的端部連接，并在環狀管段的外環面與縮徑管段的外壁面之間形成環狀通道，且第一直管段、環狀管段與縮徑管段連通，縮徑管段的延伸方向與環狀管段的延伸方向平行；第二直管段用于與出流管連接。
16、通過設置延伸方向平行的環狀管段和縮徑管段，并利用翻折段使得環狀管段的外環面與縮徑管段的外壁面之間能夠形成環狀通道，能夠將流體分流，使得部分流體進入環狀通道，而由于環狀管段遠離第一直管段的一端向環狀管段的中心處翻折并形成翻折段，也就是說，在環狀管段遠離第一直管段的一端是封閉設置的，改變了流體的流動狀態，在翻折段處流體幾乎不流動，緩沖固體顆粒對錐形管的撞擊，減少了流體攜帶的固體顆粒對錐形管的撞擊次數，減緩了對錐形管的沖蝕速度。另外由于環狀管段與第一直管段連接，且縮徑管段的外壁面與翻折段的端部連接，相比于將縮徑管段直接與第一直管段連接，本方案利用環狀通道的寬度相對減小了縮徑管段與環狀管段的傾斜程度，也就是錐形管的錐度，從而有效減少了固體顆粒對錐形管的直接碰撞，因此本申請的錐形管具有不易被沖蝕磨損的效果。
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1.一種防沖蝕的錐形管，其特征在于，所述錐形管包括沿流體的流動方向順次連接的：
2.根據權利要求1所述的防沖蝕的錐形管，其特征在于，所述翻折段(21)呈圓弧拱形，所述圓弧拱形的曲率半徑的兩倍與所述環狀通道(50)的通道寬度W相等。
3.根據權利要求1所述的防沖蝕的錐形管，其特征在于，以所述翻折段(21)為界線所述縮徑管段(30)包括第一段(31)和第二段(32)，所述第一段(31)位于所述環狀管段(20)的外側，所述第二段(32)位于所述環狀管段(20)的內側并與所述環狀管道之間形成所述環狀通道(50)，所述第一段(31)和所述第二段(32)的總長度l2與所述第二段(32)的長度l3之間滿足：l2＝1.5l3。
4.根據權利要求1所述的防沖蝕的錐形管，其特征在于，所述環狀管段(20)與所述第一直管段(10)的延伸方向之間的夾角α、所述縮徑管段(30)與所述第二直管段(40)的延伸方向之間的夾角β滿足：α＝β。
5.根據權利要求4所述的防沖蝕的錐形管，其特征在于，所述環狀管段(20)與所述第一直管段(10)的延伸方向之間的夾角α大于等
6.根據權利要求1至5中任一項所述的防沖蝕的錐形管，其特征在于，所述防沖蝕的錐形管還包括至少一個法蘭(60)，
7.根據權利要求1至5中任一項所述的防沖蝕的錐形管，其特征在于，
8.一種用于防沖蝕的錐形管的尺寸確定方法，其特征在于，所述尺寸確定方法用于確定權利要求1至7中任一項所述的防沖蝕的錐形管的尺寸，所述用于防沖蝕的錐形管的尺寸確定方法包括：
9.根據權利要求8所述的用于防沖蝕的錐形管的尺寸確定方法，其特征在于，在所述步驟S10中，包括：
10.根據權利要求9所述的用于防沖蝕的錐形管的尺寸確定方法，其特征在于，在所述確定所述錐形管的初始尺寸的過程中，包括：
11.根據權利要求9所述的用于防沖蝕的錐形管的尺寸確定方法，其特征在于，在所述確定流體的流動參數的過程中，包括：
12.根據權利要求9所述的用于防沖蝕的錐形管的尺寸確定方法，其特征在于，在所述確定邊界條件的過程中，包括：確定所述流體在所述錐形管的入口速度。
13.根據權利要求8所述的用于防沖蝕的錐形管的尺寸確定方法，其特征在于，在所述步驟S30中，所述夾角α的調整范圍為大于等于5°且小于等于10°，所述夾角α的調整間隔為1°。
...【技術特征摘要】
1.一種防沖蝕的錐形管，其特征在于，所述錐形管包括沿流體的流動方向順次連接的：
2.根據權利要求1所述的防沖蝕的錐形管，其特征在于，所述翻折段(21)呈圓弧拱形，所述圓弧拱形的曲率半徑的兩倍與所述環狀通道(50)的通道寬度w相等。
3.根據權利要求1所述的防沖蝕的錐形管，其特征在于，以所述翻折段(21)為界線所述縮徑管段(30)包括第一段(31)和第二段(32)，所述第一段(31)位于所述環狀管段(20)的外側，所述第二段(32)位于所述環狀管段(20)的內側并與所述環狀管道之間形成所述環狀通道(50)，所述第一段(31)和所述第二段(32)的總長度l2與所述第二段(32)的長度l3之間滿足：l2＝1.5l3。
4.根據權利要求1所述的防沖蝕的錐形管，其特征在于，所述環狀管段(20)與所述第一直管段(10)的延伸方向之間的夾角α、所述縮徑管段(30)與所述第二直管段(40)的延伸方向之間的夾角β滿足：α＝β。
5.根據權利要求4所述的防沖蝕的錐形管，其特征在于，所述環狀管段(20)與所述第一直管段(10)的延伸方向之間的夾角α大于等于5°且小于等于10°。
6.根據權利要求1至5中任...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李磊，齊國權，李厚補，朱文峰，李軒鵬，王帥，李廣山，
申請(專利權)人：中國石油天然氣集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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