CN109058484B - 用在压裂泵中的阀座 - Google Patents

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Abstract

一种至少部分地由陶瓷材料形成的、用在压裂泵中的阀座，包括第一本体和第二本体。第一本体被构造为插入到压裂泵的流体通道中。第一本体具有外直径D1。第二本体从第一本体径向地延伸，并且具有外直径D2，外直径D2大于第一本体的外直径D1。第二本体至少部分地由陶瓷材料形成。

Description

用在压裂泵中的阀座
本申请是申请号为201480073900.7、申请日为2014年11月26日、发明名称为“用在压裂泵中的阀座”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年11月26日提交的美国临时专利申请序列号61/909，197的优先权和权益，所述美国临时专利申请通过引用的方式整体并入本文。
技术领域
本公开涉及往复泵，并且特别地，涉及在往复泵中使用的阀座。
背景技术
在石油领域的操作中，往复泵被用于不同的应用，例如压裂(fracturing)地下地层、加固钻井口、或处理钻井口和/或地层。往复泵通常包括功率端和流体端或圆柱区段。流体端通常被形成为单一部件构造，或者由杆件固定在一起的一系列区块。流体端包括用于接收柱塞或柱塞通道(plunger throw)的开口、入口通道、出口通道、以及接入端口。在压裂操作中，往复泵通常在10000磅每平方英寸(psi)和高至25000psi的压力下工作，并且在1000冲程每分钟的速率或更高的速率下工作。设计用于压裂操作的往复泵称为压裂泵。
在操作压裂泵期间，流体通过入口通道泵送到流体端中，并且通过出口通道而离开泵。入口通道和出口通道每个包括阀组件，其是止回阀，所述止回阀通过流体的压差打开，并且允许流体仅沿一个方向流动。这一流体通常包括固体颗粒或会导致阀组件的表面上的腐蚀、侵蚀和/或点蚀的腐蚀性材料。特别的侵蚀和点蚀区域通常发生在阀组件的相互作用表面，所述阀组件包括在流体端以内固定到入口或出口通道的阀座、和相对于阀座循环运动的阀体。在操作中，阀门能够在打开位置和关闭位置之间工作，在所述打开位置，所述阀体与阀座分离，以辅助流体流动通过阀门；在所述关闭位置，其中，阀体接触阀座、并密封地接合阀座。
在操作中，固体颗粒通常在阀体和阀座的相互作用的表面之间被捕获，从而导致这些表面发生侵蚀和点蚀。因为阀座固定地紧固在流体端以内，所以替换阀座比替换阀体更为困难和繁琐。例如，阀座通常通过过盈配合固定在流体通道以内；因此，从流体通道移除阀座通常会增加损坏泵的流体端的风险。存在需求以提供一种具有更高的耐磨抗力的阀门，以克服前述的一个或多个问题以及其他问题(among others)。
发明内容
在第一方面，一种阀座，其至少部分地由陶瓷材料形成，用在压裂泵中，所述阀座包括第一本体和第二本体。第一本体具有外直径D1，且被构造为插入到压裂泵的流体通道中。第二本体从第一本体径向地延伸，且具有外直径D2，外直径D2大于外直径D1。第二本体至少部分地由陶瓷材料形成。
在某些实施例中，第二本体是渐缩肩部(tapered shoulder)。
在其他实施例中，第二本体是从第一本体以五度到七十五度之间的角度径向地延伸的渐缩肩部。
在另一些实施例中，阀座被构造为密封地接收阀体。
在又一些实施例中，阀座由陶瓷材料形成。
在某些实施例中，仅第二本体由陶瓷材料形成。
在其他实施例中，第二本体的至少一部分具有由陶瓷材料形成的外涂层。
在另一些实施例中，第二本体的至少一部分具有由陶瓷材料形成的外涂层，并且其中外涂层通过用陶瓷材料喷涂或浸渍(dipping)第二本体的至少一部分形成。
在又一些实施例中，第二本体的至少一部分具有由陶瓷材料形成的外涂层，并且其中，外涂层具有厚度t1，所述厚度在大于1/32英寸到1/2英寸之间。
在某些实施例中，第二本体包括插入件(insert)，所述插入件由陶瓷材料形成。
在其他实施例中，第二本体包括插入件，所述插入件包括陶瓷材料，其中，插入件通过粘接、压力配合、收缩配合、烧结或者它们的组合而固定到第二本体。
在另一些实施例中，第二本体包括插入件，所述插入件由陶瓷材料形成，其中，插入件具有高度ht，高度ht在大于1/32英寸到1/2英寸之间。
在又一些实施例中，第二本体包括插入件，所述插入件包括陶瓷材料，并且其中，第二本体被构造为使得所述插入件被设置以接触阀体的至少一部分，从而形成插入件和阀体的该部分之间的密封。
在某些实施例中，第二本体包括插入件，所述插入件包括陶瓷材料，并且其中，第二本体被构造为使得所述插入件被设置以接触阀体的至少一部分，从而形成插入件和阀体的该部分之间的密封。
在其他实施例中，第二本体包括插入件，所述插入件包括陶瓷材料，并且其中，所述第二本体被构造为使得所述插入件被设置以接触阀体的至少一部分，从而形成插入件和阀体的所述部分之间的密封，并且其中，陶瓷材料具有材料硬度值H1，所述材料硬度值H1大于阀体的材料硬度值H2。
在另一些实施例中，第二本体包括插入件，所述插入件包括陶瓷材料，并且其中，所述第二本体被构造为使得所述插入件被设置以接触阀体的至少一部分，从而形成插入件和阀体的该部分之间的密封，并且其中，插入件通过粘接、压力配合、收缩配合、烧结或者它们的组合而固定到第二本体。
在又一些实施例中，第二本体包括插入件，所述插入件包括陶瓷材料，并且其中，所述第二本体被构造为使得所述插入件被设置以接触阀体的至少一部分，从而形成插入件和阀体的该部分之间的密封，并且其中，插入件具有高度ht，高度ht在大约1/32英寸到1/2英寸之间。
在某些实施例中，陶瓷材料包括氧化锆、镍基碳化钨、或钴基碳化钨。
在第二方面，一种用在压裂泵中的阀座，包括圆柱状本体和渐缩肩部。圆柱状本体具有内表面和相反的外表面，内表面形成沿着圆柱状本体的纵向轴线的孔。外表面被构造为抵靠压裂泵的第一壁装配，其中，第一壁形成第一流体通道(passageway)。渐缩肩部从圆柱状本体径向地延伸，并且具有内表面和相反的外表面。该内表面的至少一部分由陶瓷材料形成。该外表面被构造为抵靠压裂泵的第二壁装配。第二壁形成第二流体通道，所述第二流体通道具有大于第一流体通道的直径。
在某些实施例中，陶瓷材料包括氧化锆、镍基碳化钨、或钴基碳化钨。
在第三方面，一种用在压裂泵中的阀组件，包括阀体和阀座。阀体能够在打开位置和关闭位置之间移动，所述阀体包括头部和尾部(tail portion)。阀座至少部分地由陶瓷材料形成，并且，阀座包括第一本体和第二本体。第一本体具有外直径D1和内直径D3，并且，所述第一本体被构造为接收阀体的尾部。第二本体至少部分地由陶瓷材料形成，并且，第二本体从第一本体径向地延伸。第二本体具有外直径D2，外直径D2大于第一本体的外直径D1。第二本体被构造为密封地接合阀体的头部。
在某些实施例中，密封体部分地设置在形成于阀体的头部中的凹槽以内，以使得所述密封体被构造为在阀体处于关闭位置时，形成阀体的头部和阀座的第二本体之间的密封。
在其他实施例中，密封体部分地设置在形成在阀体的头部中的凹槽以内，以使得所述密封体被构造为在阀体处于关闭位置时，形成阀体的头部和阀座的第二本体之间的密封，并且其中，密封器由弹性(elastomeric)材料形成。
在另一些实施例中，第二本体是渐缩肩部。
在又一些实施例中，第二本体是从第一本体以五度到七十五度之间的角度径向地延伸的渐缩肩部。
在某些实施例中，整个(entire)阀座由陶瓷材料形成。
在其他实施例中，阀体的一部分由陶瓷材料形成。
在另一些实施例中，第二本体的至少一部分具有由陶瓷材料形成的外涂层。
在又一些实施例中，第二本体的至少一部分具有由陶瓷材料形成的外涂层，并且其中，外涂层通过用陶瓷材料喷涂或浸渍第二本体的至少一部分形成。
在某些实施例中，第二本体的至少一部分具有由陶瓷材料形成的外涂层，并且其中，外涂层具有厚度t1，所述厚度在大于1/32英寸到1/2英寸之间。
在其他实施例中，第二本体的至少一部分具有由陶瓷材料形成的外涂层，并且其中，外涂层具有厚度t1，所述厚度在大于1/32英寸到1/2英寸之间。
在另一些实施例中，第二本体包括插入件，所述插入件包括陶瓷材料。
在又一些实施例中，第二本体包括插入件，所述插入件包括陶瓷材料，并且其中，插入件通过粘接、压力配合、收缩配合、烧结或者它们的组合而固定到第二本体。
在某些实施例中，第二本体包括插入件，所述插入件由陶瓷材料形成，其中，插入件具有高度ht，高度ht在大于1/32英寸到1/2英寸之间。
在某些实施例中，第二本体包括插入件，所述插入件包括陶瓷材料，并且其中，所述第二本体被构造为使得所述插入件被设置以接触阀体的头部的至少一部分。
在其他实施例中，第二本体包括插入件，所述插入件包括陶瓷材料，并且其中，所述第二本体被构造为使得所述插入件被设置以接触阀体的至少一部分，其中，陶瓷材料具有材料硬度值H1，所述材料硬度值大于阀体的材料硬度值H2。
在另一些实施例中，第二本体包括插入件，所述插入件包括陶瓷材料，并且其中，所述第二本体被构造为使得所述插入件被设置以接触阀体的头部的至少一部分，其中，插入件通过粘接、压力配合、收缩配合、烧结或者它们的组合而固定到第二本体。
在又一些实施例中，第二本体包括插入件，所述插入件包括陶瓷材料，并且其中，所述第二本体被构造为使得所述插入件被设置以接触阀体的头部的至少一部分，其中，插入件具有高度ht，高度ht在大约1/32英寸到1/2英寸之间。
在某些实施例中，陶瓷材料包括氧化锆、镍基碳化钨、或钴基碳化钨。
在第四方面，一种阀组件包括阀体、阀座和密封体，所述阀体能够在打开位置和关闭位置之间移动。阀座至少部分地由陶瓷材料制成，并且具有内表面，所述内表面形成沿着阀座的纵向轴线的孔，用于接收阀体的至少一部分，所述阀座还具有渐缩表面，所述渐缩表面从所述内表面向外地延伸。密封体被构造为当阀体处于关闭位置时，密封体接触渐缩表面的外部，以形成外部和阀体之间的密封。
在某些实施例中，当阀体处于关闭位置时，在所述渐缩表面的内部和阀体之间形成间隙。
通过以下详细说明，并结合附图，本发明的其他方面、特征和优势将更为明显，所述附图是本公开的部分并且通过举例方式示出了所公开的发明的原理。
附图说明
所附的附图有助于理解各种实施例。
图1是根据示例性实施例的往复泵组件的立面图，往复泵组件包括流体缸体组件。
图2是根据示例性实施例的图1的流体缸体组件的横截面视图，流体缸体组件包括具有入口阀组件和出口阀组件的流体缸体，每个阀组件包括阀座。
图3是根据示例性实施例的图2所示的入口阀组件的放大视图。
图4是根据示例性实施例的阀座的横截面视图。
图5是根据另一示例性实施例的阀座的横截面视图。
图6是根据又一示例性实施例的阀座的横截面视图。
图6C是图6的阀座的局部放大视图。
图7是根据另一示例性实施例的阀座的横截面视图。
图7C是图7的阀座的局部放大视图。
图8是根据另一示例性实施例的阀座的横截面视图。
图9是根据另一示例性实施例的阀座的横截面视图。
具体实施方式
参考图1-3，示出了往复泵组件100的示例性实施例，其中，插入件196(图3)被用来减少阀组件143的由于腐蚀、侵蚀、点蚀等的损害，并且因此延长阀组件143的工作寿命。在图1-3所示的实施例中，插入件196由高强度陶瓷材料形成；然而，应理解，插入件196可以由其他材料形成。在图1-3中，往复泵组件100包括功率端102以及可操作地联接其上的流体端104。功率端102包括壳体106，其中设置有曲轴(未示出)，曲轴由发动机或电机(未示出)驱动。流体端104包括流体端缸体或流体缸体108，其经由多个牵条螺栓(stay rods)110连接到壳体106。在操作中以及如下文进一步详细讨论的，曲轴使柱塞组件120在功率端102和流体端104之间往复运动。根据一些实施例，往复泵组件100独立位于地面上，其安装至拖车以在操作位置之间拖动，或者安装至滑轨。
参考图1和2，柱塞组件120包括柱塞122，其延伸穿过孔124、并且延伸到形成在流体缸体108中的压力腔室126。至少孔124、压力腔室126、和柱塞122一起可以称为一个柱塞通道。根据一些实施例，往复泵组件100包括三个柱塞通道(即三通泵组件)；然而，在其他实施例中，往复泵组件包括更多或更少的柱塞通道。
在图2所示的实施例中，流体缸体108包括形成在其中的流体入口通道128和出口通道130，其通常沿着流体通道轴线132同轴地设置。如下文进一步详细讨论的，流体适用于流动通过流体入口通道128和流体出口通道130，并且沿着流体通道轴线132流动。
在图2所示的实施例中，入口阀组件144设置在流体入口通道128中，出口阀组件146设置在流体出口通道130中。在图2中，阀组件144和146受弹簧加压，如下文详细描述的，所述阀组件144和146借助于跨阀组件144和146中的每一个的预定的压差而促动。
参考图3，入口阀组件144包括阀座166和与阀座接合的阀体168。阀座166包括第一或圆柱形本体170，其具有内表面172和相反的外表面174。内表面172形成沿着阀座166的阀座轴线178的孔176，当入口阀组件144设置在流体入口通道128中时，孔176与流体轴线132同轴。圆柱形本体170的外表面174接触流体缸体108的内表面136。密封元件177(例如O形环)设置在形成于圆柱状本体170的外表面174中的环形凹槽179中，从而密封地接合流体入口通道128的内表面136。根据一些实施例，圆柱状本体170抵靠内表面136形成过盈配合或压力配合，以使得阀座166固定地紧固在流体入口通道128以内。圆柱状本体170具有外直径D1和内直径D3，如图4最佳地所示。根据某些实施例，阀座166和阀体168的至少一部分由不锈钢形成。
参考图3和图4，阀座166进一步包括第二本体180，其具有渐缩肩部，所述渐缩肩部从第一本体170径向地延伸。第二本体180具有内表面181和相反的外表面183。外表面183接触或以其他方式邻接抵靠流体入口通道128的内表面136(图3)。在示例性实施例中，渐缩肩部180从阀座轴线178以角度186延伸，所述角度在5度至90度范围内变化。第二本体180具有外直径D2，其大于第一本体的外直径D1。
根据某些实施例，插入件196由陶瓷材料形成。在示例性、非限制性实施例中，陶瓷材料是氧化锆(尤其是稳定化氧化锆)，碳化钨(例如镍基碳化钨、钴基碳化钨)、碳化钛、氮化硅或塞隆。陶瓷材料的硬度可以参考维氏硬度数值在12至22GPa的范围内变化。在某些实施例中，整个阀座166和阀体168可以由陶瓷材料形成，或者，仅阀座166和阀体168中的一个或二者的部分由陶瓷材料形成。在某些实施例中，插入件196通过压力配合、收缩配合、粘接(bonding)、烧结、焊接或者它们的组合而固定到阀座166或阀体168。在其他实施例中，陶瓷材料是通过浸渍或喷涂涂覆形成的涂层。由陶瓷材料形成部分通常比周围材料更硬。在操作中，插入件196被用来延长阀组件143的寿命，所述阀组件在操作中经受腐蚀、侵蚀或点蚀。
参考图1-3，阀体168包括尾部182，头部184从尾部182径向向外延伸。环形腔室188在头部184中形成，以接收密封件190以密封地接合阀座166的内表面181的至少一部分。在图3所示的实施例中，例如，头部184进一步包括远端185，其被构造为密封地接合内表面181的至少一部分。根据一些实施例，远端185的材料的硬度小于内表面181的材料的硬度。在替代实施例中，远端185具有与内表面181基本相等的材料硬度。在这一构造中，阀体168通常磨损更快，并且因此，需要在更换阀座166之前更换阀体。本领域技术人员将意识到，更换阀体168比更换阀座166更方便，因此成本更低。
继续参考图3，尾部182包括多个在圆周方向上隔开的腿部187，所述腿部成角度地从头部184延伸，以可滑动地接合圆柱形本体170的内表面172。图3中，头部184由弹簧194接合或以其他方式偏压，如下文详细讨论的，所述弹簧偏压阀体170至关闭位置，以阻止流体流动。
在图3所示的实施例中，例如，密封件190在头部184中模制就位。在其他实施例中，密封件190被操作并且随后附接到头部184。根据一些实施例，密封件190包括一种或多种材料，例如，可变形热塑性材料、聚氨酯材料、纤维增强材料、碳、玻璃、棉、钢丝纤维、布料和/或其任意组合。在其他实施例中，密封件190包括设置在热塑性材料中的布料。根据一些实施例，所述布料包括碳、玻璃、钢丝、棉纤维和/或其任意组合。在其他实施例中，密封件190包括至少一种纤维增强材料，其能够阻止或至少减少脱层(delamination)。根据本文公开的实施例，密封件190具有基于洛氏硬度尺度的95A或更高的硬度值，或者69D或更高的硬度值。在若干示例性实施例中，头部184的硬度和刚度比密封件190更高。
在如图2所示的实施例中，出口阀组件146和入口阀组件144是一致的，因此将不会更为详细地描述出口阀组件146。
参考图1-3，讨论对往复泵组件100的操作。在操作中，柱塞122在孔124中往复，用于移动进出压力腔室126。即，柱塞122水平地前后移动，如图2所示，总是响应于封闭在壳体106中的曲轴(未示出)的旋转而远离或朝向流体通道轴线132。随着柱塞122沿着箭头116的方向移动离开压力腔室126，入口阀144打开。更具体地，随着柱塞沿着箭头116的方向移动远离流体通道轴线132，压力腔室126中的压力降低，从而导致跨入口阀144的压差，并且导致阀体168沿着箭头118的方向相对于阀座166向上移动，如图2和3所示。作为阀构件168向上移动的结果，弹簧194被压缩，并且密封件190从渐缩肩部180的内表面181分离，以抵达打开位置。流体沿着轴线132穿过流体入口通道112(图1)并穿过入口阀144进入，并且进入压力腔室126。为了流动穿过入口阀144，包含颗粒的流体流动穿过阀座166的孔176，并且沿着阀座轴线178流动。在流体流动穿过入口阀144并进入压力腔室126期间，出口阀146处于其关闭位置，出口阀146的阀体168的密封件190接合渐缩肩部180的内表面。流体继续被吸入压力腔室126中，直到柱塞122到达最远离流体通道轴线132的冲程的端部处。在这一位置，跨入口阀144的压差使得入口阀144的弹簧194开始减压和延伸，迫使入口阀144的阀构件168沿着箭头119的方向向下移动，如图2和3所示。作为结果，入口阀144移动至关闭位置并且以其他方式放置在关闭位置，密封件190和远端185密封地接合内表面181。
随着柱塞122沿着箭头117的方向移动进入压力腔室126，压力腔室126中的压力增加。压力增加直到跨出口阀146的压差超过预定设置点，在所述预定设置点，出口阀146打开，并允许流体沿着穿过出口阀的流体通道轴线132流出压力腔室126。随着柱塞122抵达朝向流体通道轴线132的冲程(即其排出冲程)的端部，入口阀144设置在关闭位置，密封件190和远端185密封地接合内表面181。因为来自流体的颗粒通常被捕获在阀体168和阀座170的接触表面之间，所以陶瓷插入件196降低和/或以其他方式阻止阀体168和/或阀座166的磨损。为了示例性目的，陶瓷插入件196仅示出为设置在阀座166中；然而，应理解，陶瓷插入件196可以设置在阀体168和阀座166二者中以防止磨损。
现在参考图3-9，示出了陶瓷插入件196的多个示例性实施例。如之前描述的，整个阀座166或整个阀体168可以由陶瓷材料形成。可选地，仅阀座166或阀体168的部分192可以由陶瓷形成，为了示意性目的，其在本文称为陶瓷插入件196。在示例性、非限制性实施例中，陶瓷材料是氧化锆(尤其是稳定化氧化锆)、碳化钨(例如镍基碳化钨、钴基碳化钨)、碳化钛、氮化硅或塞隆。在一些实施例中，陶瓷材料可以是难熔材料，例如铝、硅和/或镁的氧化物。在使用中，陶瓷插入件196延长了阀座166或阀体168的在易于由多种原因(例如腐蚀、侵蚀和/或点蚀)失效的领域中的寿命。
根据一些实施例，陶瓷材料的基于维氏硬度值的硬度H1为12至22GPa，陶瓷插入件196的硬度比周围其他区域高。例如，阀座166包括陶瓷插入件196，其具有硬度H1，所述硬度H1大于相邻的阀座166材料或阀体168的接触表面的硬度H2，其可以包括密封件190和端部185。在一个实施例中，阀座166和阀体168由不锈钢形成，陶瓷插入件196由陶瓷形成。
根据本文所述的实施例，陶瓷插入件196通过粘接、压力配合、收缩配合、烧结、焊接或者它们的组合而固定。如图4-7、9所示，陶瓷插入件196具有高度h1。在一些实施例中，高度h1在大约1/32英尺到大约1/2英尺之间。在一些实施例中，陶瓷插入件196是涂层195，所述涂层通过浸渍或喷涂施加，所述涂层具有厚度t1，如图8所示。在图8所示的实施例中，厚度t1在大约1/32英尺到大约1/2英尺之间，然而，这一厚度可以变化。
陶瓷插入件196形成为不同的形状和尺寸，并且另外地和/或可选地，可以是如图8所示的涂层。陶瓷插入件196设置在严重侵蚀和点蚀的区域中。陶瓷插入件196的尺寸、形状和位置取决于操作环境。陶瓷插入件196可以取决于经受最严重的侵蚀或点蚀的阀组件144的区域而设置尺寸、设置形状、或放置。相似地，沿着施加到插入件196和/或以其他方式作用在插入件196上的操作力(例如拉伸力和压缩力)的操作的、外界的、或环境的温度的变化会影响陶瓷插入件196的尺寸、形状或位置。根据一些实施例，陶瓷插入件196横跨渐缩肩部180的整个内表面181。在一个实施例中，陶瓷插入件196仅横跨渐缩肩部180的内表面181的一部分。
图4示出陶瓷插入件196设置在阀座166中。陶瓷插入件196示出在腔体250以内，所述腔体250通过侧部250a、250b和250c形成在阀座166中。在一个实施例中，陶瓷插入件196的接触表面196c与周围的阀座166的接触表面166c平齐。在一个实施例(未示出)中，陶瓷插入件196的接触表面196c相对于阀座166的接触表面166c凸起。陶瓷插入件196可以粘接就位。图5示出，陶瓷插入件196设置在阀座166中，并且仅由阀座166的两个侧部250a和250c围绕。
图6和6C示出，陶瓷插入件196具有设置在腔体250中的“工字梁(I-beam)”形状，以便由阀座166围绕。实施例提供，如图6和6C所示的陶瓷插入件196的复杂形状可以通过烧结工艺而固定在周围的阀座166中。
图7和7C示出，陶瓷插入件196具有设置在凹槽198以内的“工字梁形状”。O形环199围绕陶瓷插入件196设置，以辅助保持陶瓷插入件196就位。陶瓷插入件196可以粘接、收缩配合、或压力配合到凹槽198中。
图9示出，陶瓷插入件196通过突耳200保持在阀座166以内。陶瓷插入件196通过烧结方式设置在阀座166以内。陶瓷插入件196在突耳200下面延伸，并且可以在所述突耳下方提供支持。
在上文关于特定实施例的描述中，清楚起见采用具体术语。然而，本公开非意图为限制为所选用的具体术语，并且可以理解，每一个具体术语包括其他能够以相似的方式操作以实现相似的技术目的的技术等同体。例如“顺时针”和“逆时针”、“左”和“右”、“前”和“后”、“上”和“下”等用于作为方便的用词以提供参考点，并且未被构建为限制性术语。
在本说明书中，术语“包含”按其“开放式”意思理解(即“包括”的意思)，并且因此不限制至其“封闭式”意思(即“仅由……组成”的意思)。相应的意义适用于相应的“包含”、“被包含”，在其出现时。
另外，上文仅描述了本发明的一些实施例，并且，可以对其进行变形、修改、增加、和/或改变，而不脱离所公开的实施例的范围和精神，这些实施例是示例性和非限制性的。
进一步，本发明已结合当前被考虑为最为实用和优选的实施例而描述，应理解，本发明不限制在所公开的实施例中，但是相反地，本发明旨在覆盖包括在本发明的精神和范围以内的各种变形和等同布置。同时，上文所述的各种实施例可以通过结合其他实施例而实现，例如一个实施例的各方面可以与另一实施例的各方面结合，以获得又一实施例。进一步，任意给定的组件的每一个独立的特征或元件可以构建另一实施例。

Claims (16)

1.一种用在压裂泵中的阀组件，所述阀组件包括：
阀构件，其能够通过往复运动与阀座本体接合以及脱离接合，所述阀座本体具有内表面和外表面，所述内表面形成有在所述阀座本体的第一端和第二端之间延伸的流体孔，所述外表面用于在压裂泵的流体通道中支撑所述阀座本体；
座表面，其从所述内表面径向延伸并且面向所述阀构件，所述座表面具有凹陷区域；
插入件，所述插入件压力配合或收缩配合地固定在所述凹陷区域内且形成所述内表面的至少一部分，以及当所述阀组件处于关闭位置时，所述插入件形成所述座表面的用于接触所述阀构件的至少一部分；以及
其中，所述阀座本体的第一端具有直径D1并且所述阀座本体的第二端具有直径D2，使得D2与D1之间的差值允许所述阀座本体的外表面被所述流体通道纵向地支撑。
2.如权利要求1所述的阀组件，其中，所述插入件具有与所述座表面处于相同平面中的顶表面。
3.如权利要求1所述的阀组件，其中，所述阀构件包括多个在圆周方向上隔开的腿部，以可滑动地接合所述流体孔的内表面。
4.如权利要求1所述的阀组件，其中，所述插入件通过粘接、收缩配合、烧结或者它们的组合而固定到所述阀座本体。
5.如权利要求1所述的阀组件，其中，所述插入件具有1/32英寸到1/2英寸之间的高度h1。
6.如权利要求1所述的阀组件，其中，所述插入件被设置以接触阀构件的至少一部分，以形成所述插入件和所述阀构件的所述部分之间的密封。
7.如权利要求6所述的阀组件，其中，所述插入件具有材料硬度值H1，所述材料硬度值H1大于所述阀座本体的材料硬度值H2。
8.如权利要求1所述的阀组件，其中，所述插入件由陶瓷形成。
9.如权利要求1所述的阀组件，其中，所述插入件由碳化钨形成。
10.一种压裂泵中的阀组件的阀座本体，所述阀组件具有能够通过往复运动以将所述阀组件在打开位置和关闭位置之间定位的阀构件，所述阀座本体包括：
内表面和外表面，所述内表面形成有在所述阀座本体的第一端和第二端之间沿着所述阀座本体的纵向轴线的孔；
从所述内表面径向延伸的座表面，所述座表面的至少一部分具有凹陷区域以在其中接收插入件，所形成的所述凹陷区域具有底壁和单个侧壁，所述底壁从所述内表面延伸，使得所述插入件形成所述内表面的一部分，所述插入件压力配合或收缩配合地固定在所述凹陷区域内，当所述阀组件处于所述关闭位置时，所述插入件形成所述座表面的用于接触所述阀构件的一部分；以及
所述阀座本体的第一端具有直径D1并且所述阀座本体的第二端具有直径D2，使得D2与D1之间的差值允许所述阀座本体的外表面被所述压裂泵的流体通道纵向地支撑。
11.如权利要求10所述的阀座本体，其中，所述插入件由陶瓷材料形成。
12.如权利要求11所述的阀座本体，其中，所述陶瓷材料由氧化锆、镍基碳化钨、钴基碳化钨、或它们的组合中的至少一种形成。
13.如权利要求10所述的阀座本体，还包括用于保持密封构件的环形凹槽。
14.如权利要求10所述的阀座本体，其中，所述插入件由碳化钨形成。
15.一种压裂泵中的阀组件的阀座本体，所述阀组件具有能够通过往复运动以将所述阀组件在打开位置和关闭位置之间定位的阀构件，所述阀座本体包括：
内表面和外表面，所述内表面形成有沿着所述阀座本体的纵向轴线的孔，所述外表面的至少一部分被配置为抵靠所述压裂泵的流体通道安置；
从所述内表面径向延伸的座表面，所述座表面的至少一部分具有凹陷区域以在其中接收插入件，所形成的所述凹陷区域具有从所述内表面延伸的底壁以及侧壁，所述插入件压力配合或收缩配合地固定在所述凹陷区域内，且当所述阀组件处于所述关闭位置时，所述插入件形成所述座表面的用于接触所述阀构件的至少一部分；以及
所述阀座本体具有第一外直径D1并且所述阀座本体具有不同于所述第一外直径的第二外直径D2，使得D2与D1之间的差值允许所述阀座本体的外表面被所述流体通道支撑。
16.如权利要求15所述的阀座本体，其中，所述插入件被设置为形成所述内表面的一部分。
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