[發明專利]自清潔活塞

有效

• 申請號: 201510407911.0
• 申請日: 2015-07-13
• 公開（公告）號: CN105276179A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: J·奧爾班;G·J·拉什頓
• 申請（專利權）人: 普拉德研究及開發股份有限公司
• 主分類號: F16J1/00
• 分類號: F16J1/00;F16J9/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 劉興鵬

相關申請的交叉引用

本文基于并要求于2014年7月16日提交的第62/025,464號美國臨時申請以及2015年5月12日提交的第14/710,501號美國非臨時申請的優先權，該申請的全部內容通過參引方式納入本文。

背景技術

在很多油氣井應用和其他應用中，利用活塞來致動多個工具和系統。在一些應用中，通過工作或致動流體來致動活塞。在其他應用中，活塞用于移動流體：這是在活塞泵中的情況。在其使用期間，這些活塞受到兩個末端面間的流體壓力差。為了維持此壓力差，許多活塞采用密封件，例如橡膠動態密封件或金屬活塞環，以阻止致動流體中的顆粒物進入活塞/氣缸內孔界面。在一些應用中，例如使用鉆井泥漿(無論是作為致動流體還是作為被移動的流體)的井眼鉆井應用中，該流體可以包含相當數量的硬顆粒物。即使使用密封件，顆粒物仍然可能進入活塞與周壁(其通常是圓柱壁)間的間隙中。因此，在顆粒物嵌入活塞和/或周圍氣缸表面之間時，顆粒物可能通過第三體磨損損壞活塞部件和/或完全卡住活塞的運動。

發明內容

一般地，本發明提供了一種利用承受壓力差的移動活塞而有助于工具操作(例如致動)的系統和方法。該技術利用可滑動地安裝于對應的活塞通道中的移動的(例如驅動的)活塞。活塞通道由通道壁表面限定，且利用致動流體活塞可以沿活塞通道線性移動。活塞的外表面和/或通道壁表面具有一個槽或多個槽，該一個或多個槽被設置并布置為從致動流體中收集顆粒物。在一些應用中，所述槽形成于硬化材料中。通過減少例如第三體磨損以及活塞卡住，顆粒物的移除有助于致動器活塞的運行。通過所需布局的槽，當活塞進行往復運動時，堆積的顆粒物可以從一個槽傳遞到下一個槽。顆粒物的這種漸進運動允許清理槽，以便能夠實現在含顆粒物流體存在時活塞的長期運行。

然而，在實質上不脫離本公開的教導的前提下，很多修改是可能的。相應地，這些修改旨在包含于如權利要求所限定的本公開的范圍之內。

附圖說明

下面將參照附圖描述本公開的某些實施例，其中相似的附圖標記指示相似的元件。然而應該理解，附圖示出了本文描述的各種實施方式，并且不意圖限制本文描述的各種技術的范圍，并且：

圖1是根據本公開的實施例的包括具有至少一個活塞式致動器的工具的系統的例子的示意圖；

圖2是根據本公開的實施例的活塞式致動器的例子的截面圖；

圖3示出了根據本公開的實施例的在活塞運動期間顆粒物的移動及顆粒物的連續位置；

圖4是根據本公開的實施例的活塞式致動器的另一個例子的截面圖；

圖5是根據本公開的實施例的活塞式致動器的另一個例子的截面圖；

圖6是根據本公開的實施例的活塞式致動器的另一個例子的截面圖；

圖7是根據本公開的實施例的具有槽的活塞組件的示意截面圖，其中該槽具有限制顆粒物卡在活塞及活塞通道周壁間的形狀；

圖8是根據本公開的實施例的類似于圖7但活塞在不同運行位置的活塞組件的示意截面圖；

圖9是根據本公開的實施例的具有槽的活塞組件的示意截面圖，其中該槽配有幫助清理槽的移動元件；

圖10是根據本公開的實施例的具有槽的活塞組件的示意截面圖，其中該槽配有幫助清理槽的移動元件和可變形特征；

圖11是根據本公開的實施例的具有移動套筒的活塞組件的示意截面圖，其中該移動套筒在短沖程的情況下增強活塞的長期性能；

圖12是根據本公開的實施例的示于圖11中的移動套筒的示意截面圖；

圖13是根據本公開的實施例的示出了活塞與活塞套筒的移動的示意截面圖；

圖14是根據本公開的實施例的類似于圖13但活塞及活塞套筒在不同運行位置的示意截面圖；以及

圖15是根據本公開的實施例的將活塞組件用作泵的另一個實施例的示意截面圖。

具體實施方式

在以下的詳細描述中，陳述了許多細節以提供對本公開的一些實施例的理解。然而，本領域普通技術人員應該理解，在沒有這些細節時也可以實現本系統和/或方法，并且基于所述實施例的許多變化或改變可以是可能的。