[發(fā)明專利]用于井增產(chǎn)泵的流體端塊及其再制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710063679.2
• 申請(qǐng)日: 2017-02-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107023475A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·J·格雷厄姆;D·T·卡瓦納奧夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 卡特彼勒公司
• 主分類號(hào): F04B53/16
• 分類號(hào): F04B53/16;E21B43/26
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所11256
• 代理人: 蘇娟

技術(shù)領(lǐng)域

本專利發(fā)明總體上涉及井增產(chǎn)泵系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于井增產(chǎn)泵系統(tǒng)的流體端塊及其再制造方法。

背景技術(shù)

可以執(zhí)行地下水力壓裂來(lái)增加或刺激來(lái)自井的烴流體的流動(dòng)。為了進(jìn)行壓裂過(guò)程，通常含有分散在流體中的支撐材料(也稱為“支撐劑”)的壓裂流體在高壓下沿井眼向下泵送并進(jìn)入烴地層以使巖石地層沿著從井眼延伸的脈紋或平面分裂或破裂。一旦形成期望的裂縫，流體流動(dòng)反向，并且壓裂流體的液體部分被去除。支撐劑保留在適當(dāng)位置以在打開(kāi)條件下支撐裂縫，防止烴地層內(nèi)的應(yīng)力引起開(kāi)口塌陷。

支撐材料(例如硅砂)通常以顆粒形式提供。支撐劑將裂縫支撐在打開(kāi)位置中，但仍然可以滲透烴流體流，因?yàn)樗鼈冃纬深w粒的填充床，其間限定有允許流體從中流過(guò)的間隙空間。因此，利用支撐劑團(tuán)塊被支撐打開(kāi)的裂縫可以用作新的地層排放區(qū)域和從地層到井眼的流動(dòng)管道，從而提供來(lái)自井的增加的烴產(chǎn)量。

柱塞泵通常在油氣工業(yè)中被用作水力壓裂應(yīng)用的井增產(chǎn)泵。柱塞泵具有流體端和驅(qū)動(dòng)流體端的動(dòng)力端。常規(guī)井增產(chǎn)泵系統(tǒng)的流體端通常具有有限的使用壽命，因?yàn)槠湓谝欢康摹皾衿凇眽毫ρh(huán)之后容易發(fā)生故障。壓裂流體可能是腐蝕性的并且可能引起流體端的內(nèi)部表面的腐蝕。腐蝕的表面造成應(yīng)力升高。濕疲勞涉及失效過(guò)程，其中裂紋可以通過(guò)作為循環(huán)應(yīng)力的函數(shù)的這些應(yīng)力升高而傳播，直到裂紋顯著到足以引起流體端的失效。

美國(guó)專利號(hào)8,359,967的標(biāo)題為“用復(fù)合材料增強(qiáng)的流體端”。'967專利涉及用于往復(fù)泵的流體端，該流體端包括比常規(guī)流體端材料(例如碳鋼)較少受到磨損、腐蝕、侵蝕和/或濕疲勞的基礎(chǔ)材料，以及用于增加耐應(yīng)力性并減少流體端的重量的增強(qiáng)復(fù)合材料。

在本領(lǐng)域中持續(xù)需要提供額外的解決方案以延長(zhǎng)使用壽命和/或便于井增產(chǎn)泵系統(tǒng)的維護(hù)。例如，持續(xù)需要產(chǎn)生再制造的流體端塊的再制造技術(shù)，對(duì)于具有改善的耐腐蝕性的再制造零件的更新的使用壽命來(lái)說(shuō)，所述再制造的流體端塊被恢復(fù)到滿意的操作條件。

將認(rèn)識(shí)到的是，該背景描述已經(jīng)由發(fā)明人創(chuàng)建以幫助讀者，并且不被認(rèn)為是任何所指出的問(wèn)題本身在本領(lǐng)域中被認(rèn)識(shí)到的指示。盡管在一些方面和實(shí)施例中，所描述的原理可以減輕其它系統(tǒng)中固有的問(wèn)題，但是將認(rèn)識(shí)到的是，所保護(hù)的創(chuàng)新的范圍由所附權(quán)利要求，而不是由任何所公開(kāi)的特征解決本文所述的任何具體問(wèn)題的能力來(lái)限定。

發(fā)明內(nèi)容

在實(shí)施例中，本發(fā)明描述了用于井增產(chǎn)泵的流體端塊。流體端塊包括本體和非金屬材料的涂層。

本體包括內(nèi)部表面，所述內(nèi)部表面限定腔室、與腔室連通的柱塞通道、與腔室流體連通的進(jìn)入通道，以及與腔室流體連通的排出通道。內(nèi)部表面由基礎(chǔ)材料制成。本體包括壓縮殘余應(yīng)力層。

涂層被施加到本體的內(nèi)部表面的至少一部分上。涂層由不同于基礎(chǔ)材料的非金屬材料制成。

在另一個(gè)實(shí)施例中，用于井增產(chǎn)泵的流體端組件包括本體、進(jìn)入閥、排出閥、柱塞，以及非金屬材料的涂層。本體包括內(nèi)部表面，所述內(nèi)部表面限定腔室、與腔室連通的柱塞通道、與腔室流體連通的進(jìn)入通道，以及與腔室流體連通的排出通道。內(nèi)部表面由基礎(chǔ)材料制成。本體包括壓縮殘余應(yīng)力層。

進(jìn)入閥被設(shè)置在本體的進(jìn)入通道內(nèi)。進(jìn)入閥被構(gòu)造成在進(jìn)入關(guān)閉位置與進(jìn)入打開(kāi)位置之間選擇性地運(yùn)動(dòng)，在進(jìn)入關(guān)閉位置中，進(jìn)入閥使進(jìn)入通道閉塞，在進(jìn)入打開(kāi)位置中，進(jìn)入閥允許流體從中流過(guò)。

排出閥被設(shè)置在本體的排出通道內(nèi)。排出閥被構(gòu)造成在排出關(guān)閉位置與排出打開(kāi)位置之間選擇性地運(yùn)動(dòng)，在排出關(guān)閉位置中，排出閥使排出通道閉塞，在排出打開(kāi)位置中，排出閥允許流體從中流過(guò)。

柱塞被設(shè)置在柱塞通道內(nèi)，使得柱塞可以在包括吸入沖程和排出沖程的行程范圍內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。柱塞將進(jìn)入閥吸到進(jìn)入打開(kāi)位置，以在吸入沖程期間打開(kāi)進(jìn)入通道。柱塞使進(jìn)入閥運(yùn)動(dòng)到進(jìn)入關(guān)閉位置，以在排出沖程期間使進(jìn)入通道閉塞并且使排出閥運(yùn)動(dòng)到排出打開(kāi)位置。

涂層被施加到本體的內(nèi)部表面的至少一部分上。涂層由不同于基礎(chǔ)材料的非金屬材料制成。

在又一個(gè)實(shí)施例中，描述了一種再制造井增產(chǎn)泵的流體端塊的方法。清潔流體端塊的本體的內(nèi)部表面。內(nèi)部表面由基礎(chǔ)材料制成。內(nèi)部表面限定腔室、與腔室連通的柱塞通道、與腔室流體連通的進(jìn)入通道，以及與腔室流體連通的排出通道。

對(duì)流體端塊的內(nèi)部表面進(jìn)行冷加工以在本體內(nèi)產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力層。向本體的內(nèi)部表面的至少一部分施加由非金屬材料制成的涂層。所述非金屬材料不同于所述基礎(chǔ)材料。