可變?nèi)萘恐玫闹谱鞣椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型總體上涉及水力壓裂，并且更具體地，涉及用于將加壓的壓裂流體泵送到井筒下以實(shí)現(xiàn)油藏增產(chǎn)目的柱塞泵。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)行地下水力壓裂以增加或促進(jìn)碳?xì)浠衔锞漠a(chǎn)量。為了進(jìn)行壓裂過程，使用高壓力以將特定的壓裂流體(包括含有“支撐劑”的一些壓裂流體)泵送到井筒下并且進(jìn)入到含碳?xì)浠衔锏貙又幸匝貜木惭由斓膸r脈或平面分離或“壓裂”巖層。一旦形成所需的壓裂縫，反向流體流動(dòng)并且去除壓裂流體中的液體部分。有意地留下支撐劑以停止因地層內(nèi)重量和應(yīng)力而引起的壓裂縫自身封閉。
[0003]支撐劑在打開位置處支撐壓裂縫，但對(duì)碳?xì)浠衔锪黧w流仍保持高度的可滲透性，因?yàn)樗鼈冃纬删哂刑峁B透性的填隙空位空間的顆粒的填充床。砂子是常用支撐劑的一個(gè)實(shí)施例。使用支撐劑團(tuán)塊支撐開的壓裂縫可以作為從地層到井筒的新的地層引流區(qū)域和新的流動(dòng)管道，從而增加流速，并且因此提高碳?xì)浠衔锂a(chǎn)量。
[0004]柱塞泵通常用于油氣工業(yè)的水力壓裂用途。柱塞泵具有流體端和驅(qū)動(dòng)流體端的動(dòng)力端。用于將壓裂流體泵送到井筒下的柱塞泵通常需要額定功率在2000 hp (1492W)或更高的動(dòng)力端。為了達(dá)到這種動(dòng)力水平，可使用如US2012/0063936中所公開的多路柱塞泵(即，一個(gè)以上的柱塞)。
[0005]柱塞泵的流體端的使用壽命通常少于200小時(shí)，原因在于壓裂流體支撐劑漿液具有磨損性。此外，其他油井增產(chǎn)流體可以是腐蝕性的。更進(jìn)一步，以高達(dá)100bbl/min (16kl/min)的速率和10000 psi (5.2xl05 mmHg)或更高的壓強(qiáng)泵送包括壓裂流體的油井增產(chǎn)流體。
[0006]柱塞泵的流體端(或出口)具有許多部分，可拆卸地將這些部分彼此緊固，使得柱塞和閥易于如US2012/0222760中所公開的那樣維修或更換。然而，閥部分和閥的支撐特征部之間的連接部以及90°彎曲部傾向于削弱流體端，限制其壓力等級(jí)，并使其在高循環(huán)應(yīng)力下易于破裂。因此，雖然在延長柱塞泵的使用壽命和/或利于維護(hù)柱塞泵的方面已經(jīng)做出了許多改進(jìn)，但較短的使用壽命和/或復(fù)雜的維護(hù)需求依然持續(xù)存在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在一個(gè)方面，公開了一種泵。泵可包括接收流體的進(jìn)口和排出流體的出口。泵還可包括外殼組件，所述外殼組件限定配置成容納沿外殼孔的至少一部分的襯套的外殼孔。泵還可以包括軸向柱塞，所述軸向柱塞可滑動(dòng)地布置在外殼孔中，以形成布置在柱塞的遠(yuǎn)端和出口之間的壓縮腔室。壓縮腔室可與出口軸向?qū)R。柱塞可以配置成接收來自進(jìn)口的流體，并將流體送到壓縮腔室。當(dāng)柱塞處于第一位置處時(shí)，壓縮腔室可處于第一體積以第一壓力接收來自柱塞的流體。此外，當(dāng)柱塞處于第二位置時(shí)，壓縮腔室可處于較小的第二體積以將在壓縮腔室內(nèi)的流體加壓到較高的第二壓力。然后可以將第二壓力的流體從壓縮腔室排放到出口中。
[0008]另一方面，還公開一種具有接收流體的進(jìn)口和排出流體的出口的泵。所述泵還可包括限定外殼孔的外殼組件。泵還可以包括軸向柱塞，所述軸向柱塞可滑動(dòng)地布置在外殼孔，以形成布置在柱塞的遠(yuǎn)端和出口之間的壓縮腔室。壓縮腔室可與出口軸向?qū)R。柱塞可以具有限定柱塞孔的側(cè)壁。柱塞可以包括至少一個(gè)在柱塞的側(cè)壁中形成的開口，所述柱塞配置成將流體從進(jìn)口送到柱塞孔。然后柱塞可配置成使流體從活塞孔連通到壓縮腔室。當(dāng)柱塞處于第一位置處時(shí)，壓縮腔室可處于第一體積以第一壓力接收來自柱塞的流體。當(dāng)柱塞處于第二位置處時(shí)，壓縮腔室可處于較小的第二體積將壓縮腔室中的流體加壓到較高的第二壓力。然后第二壓力的流體可從壓縮腔室排放到出口中。
[0009]還公開了一種泵送液壓壓裂流體的方法。所述方法還包括回縮柱塞以增加在柱塞的遠(yuǎn)端和泵的出口之間的泵的外殼孔中限定的壓縮腔室的體積。柱塞還將泵的進(jìn)口和壓縮腔室連通以將流體接收柱塞的柱塞孔中。壓縮腔室可與泵的出口軸向?qū)R。柱塞可配置成將流體從活塞孔連通到壓縮腔室。所述方法還可以包括移動(dòng)柱塞以減小壓縮腔室的體積，從而加壓壓縮腔室中的流體，并且所述方法還可以包括將加壓流體從壓縮腔室分配到出
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[0010]另一個(gè)方面，公開了一種泵模塊。泵模塊可以包括以并排構(gòu)型設(shè)置的多個(gè)泵。每個(gè)泵可以包括接收流體的進(jìn)口、排出流體的出口以及限定外殼孔的外殼組件。每個(gè)泵還可包括軸向柱塞，所述軸向柱塞可滑動(dòng)地布置在外殼孔中，以形成布置在柱塞的遠(yuǎn)端和出口之間的壓縮腔室。壓縮腔室可與出口軸向?qū)R。柱塞可以配置成接收來自進(jìn)口的流體，并將流體送到壓縮腔室。當(dāng)柱塞處于第一位置時(shí)，壓縮腔室可處于第一體積以第一壓力接收來自柱塞的流體。當(dāng)柱塞處于第二位置時(shí)，壓縮腔室可處于更小的第二體積將壓縮腔室內(nèi)的流體加壓到更高的第二壓力，這使得較高第二壓力的流體從壓縮腔室排放到出口中。
[0011]還公開一種用于泵的排放閥組件。排放閥組件可以包括聯(lián)接到泵的孔的排放閥套。排放閥套可以包括在排放閥套的近端處徑向向內(nèi)導(dǎo)向的閥座。排放閥組件還可包括保持件，所述保持件可以包括與閥座隔開的近端側(cè)和面向泵的出口的遠(yuǎn)端側(cè)。保持件可以具有從保持件的近端側(cè)向近端延伸的軸套并且保持件還可以包括至少一個(gè)通道，所述通道軸向延伸通過保持件以連通保持件的近端側(cè)和泵的出口。排放閥組件還可以包括布置在保持件和排放閥座之間的排放閥頭。排放閥頭可以具有近端側(cè)，當(dāng)排放閥組件位于關(guān)閉位置時(shí)，所述近端側(cè)可密封地接合閥座。排放閥頭還可包括從排放閥頭的遠(yuǎn)端側(cè)延伸的軸，所述排放閥頭可滑動(dòng)地容納在保持件的軸套中。
[0012]又一個(gè)方面，公開了一種包括接收流體的進(jìn)口和排出流體的出口的泵。泵還可包括限定外殼孔的外殼組件。泵還包括軸向柱塞，所述軸向柱塞可滑動(dòng)地布置在外殼孔中，以形成布置在柱塞的遠(yuǎn)端和出口的壓縮腔室。壓縮腔室可與出口軸向?qū)R。柱塞可以配置成接收來自進(jìn)口的流體并且將流體送到壓縮腔室?？砂?lián)接到外殼孔的排放閥套。排放閥套可以包括排放閥套的近端處的閥座。泵還可包括保持件，保持件包括與閥座隔開的近端側(cè)和面向泵的出口的遠(yuǎn)端側(cè)。保持件可以具有從保持件的近端側(cè)向近端延伸的軸套。保持件可以包括至少一個(gè)通道，所述通道延伸通過保持件以連通保持件的近端側(cè)和出口。泵還可以包括布置在保持件和排放閥座之間的排放閥頭。排放閥頭可具有當(dāng)排放閥組件處于關(guān)閉位置時(shí)可密封地接合閥座的近端側(cè)以及從排放閥頭的遠(yuǎn)端側(cè)延伸的軸，所述排放閥頭可滑動(dòng)地容納在保持件的軸套中。可將排放閥頭朝向關(guān)閉位置偏置，在該位置處，排放閥頭與排放閥座接合。當(dāng)壓縮腔室中流體的壓力超過閾值壓力時(shí)，可以移動(dòng)排放閥頭遠(yuǎn)離關(guān)閉位置，以使加壓的流體從壓縮腔室移到出口。
[0013]還公開了一種泵送液壓壓裂流體的方法。所述方法可包括將排放閥頭偏置抵靠在排放閥座上以關(guān)閉泵的出口。排放閥頭可以連接到可滑動(dòng)地容納在軸套的軸，所述軸套可連接到保持件的近端側(cè)。所述方法可以包括連通泵的進(jìn)口和由泵的外殼組件限定的軸向外殼孔。所述方法還可包括將軸向布置在外殼孔中柱塞移向排放閥頭，從而加壓布置在柱塞和排放閥頭之間的外殼孔的一部分，以形成與排放閥頭軸向?qū)R的壓縮腔室，從而克服排放閥頭偏置抵靠在閥座上并且連通壓縮腔室和泵的出口。所述方法還可以包括分配流體通過出口。
[0014]還公開了一種用于柱塞泵的柱塞。柱塞可以包括在近端和打開的遠(yuǎn)端之間延伸的側(cè)壁。側(cè)壁可以具有軸向延伸穿過側(cè)壁的柱塞孔。側(cè)壁還可以包括至少一個(gè)開口以將來自柱塞泵的進(jìn)口的流體接收到柱塞孔中