CN204572378U - 可变容量柱塞泵 - Google Patents

Abstract

可变容量柱塞泵（10），包括限定外壳孔（67）的外壳组件（15），所述外壳孔可以配置成容纳沿外壳孔的至少一部分的衬套（73）。轴向柱塞（14）可滑动地布置在外壳孔（67）中以形成布置在柱塞（14）的远端（21）和出口（12）之间的压缩腔室。压缩腔室与出口（12）轴向对齐。柱塞（14）配置成从进口（25）接收流体并且将流体送到压缩腔室。当柱塞14处在第一位置时，压缩腔室处于第一体积以第一压力接收来自柱塞（14）的流体。当所述柱塞（14）处于第二位置时，压缩腔室处于较小的第二体积以将压缩腔室内的流体加压到更高的第二压力。第二压力的流体从压缩腔室排放到出口（12）中。

Description

可变容量柱塞泵

技术领域

本实用新型总体上涉及水力压裂，并且更具体地，涉及用于将加压的压裂流体泵送到井筒下以实现油藏增产目的柱塞泵。

背景技术

进行地下水力压裂以增加或促进碳氢化合物井的产量。为了进行压裂过程，使用高压力以将特定的压裂流体（包括含有“支撑剂”的一些压裂流体）泵送到井筒下并且进入到含碳氢化合物地层中以沿从井筒延伸的岩脉或平面分离或“压裂”岩层。一旦形成所需的压裂缝，反向流体流动并且去除压裂流体中的液体部分。有意地留下支撑剂以停止因地层内重量和应力而引起的压裂缝自身封闭。

支撑剂在打开位置处支撑压裂缝，但对碳氢化合物流体流仍保持高度的可渗透性，因为它们形成具有提供渗透性的填隙空位空间的颗粒的填充床。砂子是常用支撑剂的一个实施例。使用支撑剂团块支撑开的压裂缝可以作为从地层到井筒的新的地层引流区域和新的流动管道，从而增加流速，并且因此提高碳氢化合物产量。

柱塞泵通常用于油气工业的水力压裂用途。柱塞泵具有流体端和驱动流体端的动力端。用于将压裂流体泵送到井筒下的柱塞泵通常需要额定功率在2000 hp（1492W）或更高的动力端。为了达到这种动力水平，可使用如US2012/0063936中所公开的多路柱塞泵（即，一个以上的柱塞）。

柱塞泵的流体端的使用寿命通常少于200小时，原因在于压裂流体支撑剂浆液具有磨损性。此外，其他油井增产流体可以是腐蚀性的。更进一步，以高达100bbl/min（16 kl/min）的速率和10000 psi (5.2x10⁵ mmHg)或更高的压强泵送包括压裂流体的油井增产流体。

柱塞泵的流体端（或出口）具有许多部分，可拆卸地将这些部分彼此紧固，使得柱塞和阀易于如US2012/0222760中所公开的那样维修或更换。然而，阀部分和阀的支撑特征部之间的连接部以及90°弯曲部倾向于削弱流体端，限制其压力等级，并使其在高循环应力下易于破裂。因此，虽然在延长柱塞泵的使用寿命和/或利于维护柱塞泵的方面已经做出了许多改进，但较短的使用寿命和/或复杂的维护需求依然持续存在。

发明内容

在一个方面，公开了一种泵。泵可包括接收流体的进口和排出流体的出口。泵还可包括外壳组件，所述外壳组件限定配置成容纳沿外壳孔的至少一部分的衬套的外壳孔。泵还可以包括轴向柱塞，所述轴向柱塞可滑动地布置在外壳孔中，以形成布置在柱塞的远端和出口之间的压缩腔室。压缩腔室可与出口轴向对齐。柱塞可以配置成接收来自进口的流体，并将流体送到压缩腔室。当柱塞处于第一位置处时，压缩腔室可处于第一体积以第一压力接收来自柱塞的流体。此外，当柱塞处于第二位置时，压缩腔室可处于较小的第二体积以将在压缩腔室内的流体加压到较高的第二压力。然后可以将第二压力的流体从压缩腔室排放到出口中。

另一方面，还公开一种具有接收流体的进口和排出流体的出口的泵。所述泵还可包括限定外壳孔的外壳组件。泵还可以包括轴向柱塞，所述轴向柱塞可滑动地布置在外壳孔，以形成布置在柱塞的远端和出口之间的压缩腔室。压缩腔室可与出口轴向对齐。柱塞可以具有限定柱塞孔的侧壁。柱塞可以包括至少一个在柱塞的侧壁中形成的开口，所述柱塞配置成将流体从进口送到柱塞孔。然后柱塞可配置成使流体从活塞孔连通到压缩腔室。当柱塞处于第一位置处时，压缩腔室可处于第一体积以第一压力接收来自柱塞的流体。当柱塞处于第二位置处时，压缩腔室可处于较小的第二体积将压缩腔室中的流体加压到较高的第二压力。然后第二压力的流体可从压缩腔室排放到出口中。

还公开了一种泵送液压压裂流体的方法。所述方法还包括回缩柱塞以增加在柱塞的远端和泵的出口之间的泵的外壳孔中限定的压缩腔室的体积。柱塞还将泵的进口和压缩腔室连通以将流体接收柱塞的柱塞孔中。压缩腔室可与泵的出口轴向对齐。柱塞可配置成将流体从活塞孔连通到压缩腔室。所述方法还可以包括移动柱塞以减小压缩腔室的体积，从而加压压缩腔室中的流体，并且所述方法还可以包括将加压流体从压缩腔室分配到出口。

另一个方面，公开了一种泵模块。泵模块可以包括以并排构型设置的多个泵。每个泵可以包括接收流体的进口、排出流体的出口以及限定外壳孔的外壳组件。每个泵还可包括轴向柱塞，所述轴向柱塞可滑动地布置在外壳孔中，以形成布置在柱塞的远端和出口之间的压缩腔室。压缩腔室可与出口轴向对齐。柱塞可以配置成接收来自进口的流体，并将流体送到压缩腔室。当柱塞处于第一位置时，压缩腔室可处于第一体积以第一压力接收来自柱塞的流体。当柱塞处于第二位置时，压缩腔室可处于更小的第二体积将压缩腔室内的流体加压到更高的第二压力，这使得较高第二压力的流体从压缩腔室排放到出口中。

还公开一种用于泵的排放阀组件。排放阀组件可以包括联接到泵的孔的排放阀套。排放阀套可以包括在排放阀套的近端处径向向内导向的阀座。排放阀组件还可包括保持件，所述保持件可以包括与阀座隔开的近端侧和面向泵的出口的远端侧。保持件可以具有从保持件的近端侧向近端延伸的轴套并且保持件还可以包括至少一个通道，所述通道轴向延伸通过保持件以连通保持件的近端侧和泵的出口。排放阀组件还可以包括布置在保持件和排放阀座之间的排放阀头。排放阀头可以具有近端侧，当排放阀组件位于关闭位置时，所述近端侧可密封地接合阀座。排放阀头还可包括从排放阀头的远端侧延伸的轴，所述排放阀头可滑动地容纳在保持件的轴套中。

又一个方面，公开了一种包括接收流体的进口和排出流体的出口的泵。泵还可包括限定外壳孔的外壳组件。泵还包括轴向柱塞，所述轴向柱塞可滑动地布置在外壳孔中，以形成布置在柱塞的远端和出口的压缩腔室。压缩腔室可与出口轴向对齐。柱塞可以配置成接收来自进口的流体并且将流体送到压缩腔室。可包括联接到外壳孔的排放阀套。排放阀套可以包括排放阀套的近端处的阀座。泵还可包括保持件，保持件包括与阀座隔开的近端侧和面向泵的出口的远端侧。保持件可以具有从保持件的近端侧向近端延伸的轴套。保持件可以包括至少一个通道，所述通道延伸通过保持件以连通保持件的近端侧和出口。泵还可以包括布置在保持件和排放阀座之间的排放阀头。排放阀头可具有当排放阀组件处于关闭位置时可密封地接合阀座的近端侧以及从排放阀头的远端侧延伸的轴，所述排放阀头可滑动地容纳在保持件的轴套中。可将排放阀头朝向关闭位置偏置，在该位置处，排放阀头与排放阀座接合。当压缩腔室中流体的压力超过阈值压力时，可以移动排放阀头远离关闭位置，以使加压的流体从压缩腔室移到出口。

还公开了一种泵送液压压裂流体的方法。所述方法可包括将排放阀头偏置抵靠在排放阀座上以关闭泵的出口。排放阀头可以连接到可滑动地容纳在轴套的轴，所述轴套可连接到保持件的近端侧。所述方法可以包括连通泵的进口和由泵的外壳组件限定的轴向外壳孔。所述方法还可包括将轴向布置在外壳孔中柱塞移向排放阀头，从而加压布置在柱塞和排放阀头之间的外壳孔的一部分，以形成与排放阀头轴向对齐的压缩腔室，从而克服排放阀头偏置抵靠在阀座上并且连通压缩腔室和泵的出口。所述方法还可以包括分配流体通过出口。

还公开了一种用于柱塞泵的柱塞。柱塞可以包括在近端和打开的远端之间延伸的侧壁。侧壁可以具有轴向延伸穿过侧壁的柱塞孔。侧壁还可以包括至少一个开口以将来自柱塞泵的进口的流体接收到柱塞孔中。柱塞还可以包括联接到柱塞的远端的阀座。柱塞还包括与阀座可密封接合的出口阀头。柱塞还可以包括在柱塞孔内从出口阀头轴向延伸的杆。杆还可包括联接到活塞的近端，所述活塞可滑动地容纳在柱塞孔内。杆还可以包括联接到出口阀头的远端。出口阀头、杆和活塞可以形成能够在打开位置与关闭位置之间移动的阀组件。在关闭位置处，活塞是处于第一位置，并且出口阀头配置成可密封地接合阀座。在打开位置中，该位置向远侧移动远离第一位置，并且出口阀头远离阀座。

还公开了一种柱塞泵。柱塞泵可以包括外壳组件，所述外壳组件包括进口、出口和在进口和出口之间延伸的轴向外壳孔。外壳孔可滑动地容纳柱塞。柱塞可包括在柱塞的近端和远端之间延伸的侧壁并且侧壁可限定在侧壁内轴向延伸的柱塞孔。柱塞可以配置成将来自柱塞泵的进口的流体接收到柱塞孔中。柱塞还包括阀座和与阀座可密封接合的出口阀头。柱塞还可以包括在柱塞孔中从出口阀头轴向延伸的杆，并且活塞可联接到杆的近端。杆的远端可以联接到出口阀头。活塞可滑动地容纳在柱塞孔中。出口阀头、杆和活塞形成可在打开位置与关闭位置之间移动的阀组件。在关闭位置处，活塞可处于第一位置并且出口阀头可以配置成可密封地接合阀座。在打开位置处，活塞可以向远侧移动远离第一位置并且出口阀头可远离阀座。

另一个方面，还公开一种泵送液压压裂流体的方法。所述方法可以包括提供一个泵，所述泵具有进口、出口、近端、远端和可滑动地容纳柱塞的轴向外壳孔。所述方法还可以包括轴向回缩柱塞远离连接到泵的出口的排放阀组件，泵的出口可以布置在泵的远端。柱塞的回缩可减少泵的轴向外壳孔中的压力，这可以打开布置在柱塞的远端的出口阀组件。所述方法还可以包括通过柱塞的打开的出口阀组件连通泵的进口和泵的外壳孔。所述方法还可包括使柱塞移向排放阀组件，从而增加外壳孔的压力以便关闭出口阀组件。所述方法还可以包括加压布置在柱塞的出口阀组件和排放阀组件之间的外壳孔的至少一部分，从而打开排放阀组件。最后，所述方法还可以包括分配流体通过打开的排放阀组件到达出口。

附图说明

图1是处于装载位置或准备分配位置的公开的柱塞泵的剖视图。

图2是处于分配位置的图1中示出的柱塞泵另一个剖视图，在右侧示出的排放阀组件是打开的。

图3是如图2所示的可更换排放阀组件的放大图。

图4是处于重新装载位置的图1-图3所示的泵的剖视图，所述剖视图示出柱塞向左回缩从而打开布置在柱塞端部的出口阀组件，这允许重新装载由来自进口的流体限定的外壳孔。

图5是布置在柱塞端部打开的出口阀组件的放大图。

图6是三个公开的并行连接的泵的立体图。

图7是五个公开的并行连接的泵的立体图。

图8图示出外壳孔中流体压力与柱塞位置之间的关系。

具体实施方式

图1示出处于静态位置的所公开柱塞泵10的横截面，在静态位置下，在图1右侧处示出的出口12附近的排放阀组件11及布置在柱塞14端部的出口阀组件13都处于关闭位置。泵10可以包括外壳组件15，外壳组件15可以是单一结构或者设置在如图1所示的多个部分中。具体地，外壳组件15包括具有可衬有近端密封件18的近端17的进口外壳16。进口外壳16还可以包括可包括凸缘22的远端21，所述凸缘22可以用作通过多种附接机构如机械紧固件24、焊接或本领域技术人员已知的其他安装机构，使进口外壳16联接到外壳组件15的主外壳体23。进口外壳16还可以包括具有进口轴线26的进口25。

主外壳体23还可以包括近端27，所述近端27可包括可连接到如图1所示的进口外壳16的凸缘22的凸缘28。主外壳体23的近端27可衬有中间密封件31。下面将组合柱塞14说明近端密封件18和中间密封件31的用途。继续对主外壳体23进行说明，主外壳体23还可以包括通过前述附接机构（例如机械紧固件34）的一种可连接到出口体33的远端32。出口体33可以包括用于容纳紧固件34的凸缘35。另外，出口体33可配备有用于容纳如图1所示的环形密封件37的环形凹槽36。

排放阀组件11可以包括可连接到轴41的排放阀头38。轴41可容纳在连接到保持件43的轴套42中。轴套42可容纳弹簧或偏置构件44以将排放阀头38偏置抵靠到排放阀座45。弹簧44还可以围绕轴套42。对本领域技术人员来说其他偏置方案是显而易见的。排放阀座45可以是排放阀套46的一部分，排放阀套46可以包括夹在如图1所示的出口体33和主外壳体23之间远端凸缘47。排放阀套46还可以包括容纳环形密封件51的环形槽48。外壳组件15还限定通过出口12充满待排放流体的外壳孔67。下面组合图4说明流体充满外壳孔67的过程。

回到柱塞14，柱塞14可以包括可联接到如图1中的虚线所示的致动器53的近端52。凸缘59可以用于这种联接。致动器53可以是具有以如图1、图2和图4所示往复方式移动柱塞14所需的必需连接件的马达（电动机、内燃式发动机或液压马达）。柱塞14还可以包括远端54，所述远端54可拆卸地联接到阀座55以在阀座55受到磨损的情况下方便更换阀座55。在所示实施方式中，出口阀座55螺纹连接到柱塞14的侧壁57的远端54。当然，把出口阀座55附接到侧壁57的其他装置对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。出口阀座55与侧壁57还可以一体的或整体的。当出口阀13处于如图1所示的闭合位置时，出口阀头56可密封地接合阀座55。

柱塞14的侧壁57还可以包括至少一个开口58。当设置一个以上的开口58时，开口58可沿公共区域的侧壁周向地布置或布置成彼此偏置。侧壁57可以限定柱塞孔61。流体可通过进口25和至少一个开口58进入柱塞孔61，从而使柱塞14装载有流体。出口阀头56可连接到杆62的远端，所述杆继而连接到围绕杆62的近端周向地布置的活塞63。示出杆62轴向地延伸通过柱塞孔61。活塞63可接合侧壁57的内部64。然而，活塞63还可以包括计量通道65。例如，计量通道可以包括一个或多个在活塞63中形成的轴向孔。计量通道65的用途是，当出口阀组件13从图4-图5所示的打开位置移动到图1所示的闭合位置时，允许截留在近端空腔66的流体流过计量通道65。换句话说，布置在柱塞14内的流体，更具体地是，截留在近端空腔66和计量通道65的流体，可作为出口阀头56关闭的挡板以及防止出口阀头56以过大的作用力接合出口阀座15。对出口阀组件13关闭动作进行这种阻挡可利于减少出口阀头56和出口阀座55的磨损和损耗。因此，在出口阀组件13关闭时，出口阀头56、杆62、活塞63及计量通道65的至少一个可具有阻挡作用。此外，出口阀头56可以从杆62拆下。例如，出口阀头56可螺纹连接到杆62。把出口阀头56附接到杆62的其他装置对于本领域技术人员将是显而易见的，并且这两个部件也可以具有单一结构。

图2中，柱塞14从图1的静止位置向右移动到分配位置。当处于分配位置时，随着出口阀头56向排放阀头38移动，布置在外壳孔67的流体受到柱塞14向右移动的加压以在外壳孔67的一部分之外形成压缩腔室。读者将注意到，当外壳孔67内的压力已经增加到超过阈值压力时，从而允许排放阀头38克服弹簧44力并且与排放阀座45分离。因此，流体从外壳孔67流出，在通过出口12离开泵10之前经过排放阀头38并通过保持件43中一个或多个通道68。由于中间密封件31的存在，压力能够在外壳孔67中增加，所述中间密封件31在柱塞14的侧壁57与主外壳体23或者更具体地是主外壳体23的近端27之间结合柱塞14的向右移动提供密封。

图3示出排放阀座45和排放阀头38的分离。如图3所示，排放阀头38可包括截头圆锥部分71，所述截头圆锥部分71配置成，当排放阀组件11处于如图1所示的闭合位置时可密封地接合类似地配置的排放阀座45。图3和图4还示出了可更换排放阀组件11的容易度。通过拆下紧固件34可以容易地拆卸出口体33。然后，保持件43可从排放阀套46断开连接，或在所示的实施例中，从排放阀套46中拧出，从而可使保持件43、弹簧44和排放阀头38能够通过主外壳体23的远端32拆下。然后，排放阀套可以从外壳孔67的螺纹内表面69断开连接，或者在所示的实施例中从外壳孔67的螺纹内表面69拧出。

在图4中所示，当柱塞14在所示方向上向左移动远离图2的分配位置时，示出泵10处于重新装载的位置。柱塞14的向左移动降低外壳孔67中的压力。外壳孔67中压力降低到阈值压力之下可以使排放阀头38关闭（因为弹簧44的偏置）并且重新接合排放阀座45。此外，外壳孔67中低压可使得出口阀组件13如图4所示那样打开。具体地说，在柱塞14向左运动的过程中，外壳孔67中的压力可以小于柱塞14的柱塞孔61内的压力，从而造成压力差使得出口阀头56离开如图4所示的出口阀座55。出口阀头56可包括截头圆锥部分，所述截头圆锥部分配置为，当排放阀组件11处于如图1所示的闭合位置时，可密封地接合出口阀座55的类似配置的面。尽管示出的出口阀座55的形式是连接到柱塞侧壁57的可更换的衬套，本领域中的技术人员会认识到，在出口阀座55可以整体地连接到柱塞14的侧壁57。

参考图1、图2和图4，在一个实施例中，可更换的圆柱形衬套73可衬在外壳孔67中，并且因此，减小外壳孔67的有效外径（或主外壳部分23的有效内径）。因此，改变外壳孔67体积的办法是使用稍厚或稍薄于衬套73的衬套来替换可更换的衬套73。因此，通过简单地改变衬套73可以改变泵10的容量。可以通过两种方法的一种实现这一目的。或许一种方法是拆卸紧固件34和出口体33。然后，在可一起拆下排放阀套46和排放阀头38之前，可拆下保持件43，从而露出衬套73，所述衬套73可通过本领域技术人员显而易见的螺纹连接或其他连接固定到主外壳体23。同样地，当如图1、图2和图4所示被夹在中间密封件31与排放阀套46之间时，衬套73可以简单紧密地容纳或摩擦装配在外壳孔67中。

读者将会注意到进口轴线26垂直于或至少基本上垂直于泵的轴线或柱塞的轴线19。流体通过进口25进入泵10，然后通过开口58进入柱塞14。在流体通过开口58并且进入柱塞孔61之后，流体线性地流过柱塞14，围绕出口阀头56，并且然后线性地进入外壳孔67。在如图2所示的分配行程期间，然后轴向喷出高压流体经过排放阀组件11并且通过出口12轴向地流出。因此，一旦流体进入泵10，它以或多或少的线性方式流过泵10并通过出口12流出。

图5示出了随着柱塞14向左移动，当出口阀头56已经抬离阀座55时，处于打开或重新装载位置的出口阀组件13。如上所述，排放阀座55可以螺纹固定到柱塞14的侧壁57，并且当然，除了使侧壁57和阀座55成为单独的整体部分之外，将阀座55连接到侧壁57的其他装置对本领域技术人员来说是显而易见的。

回到图4，当柱塞14回缩到左边从而使外壳孔67内的压力降低并且使出口阀组件13打开时，流体会流过打开的出口阀组件13以使外壳孔67填充流体。可在轴套42中形成一个或多个径向孔口60以使流体流过所述轴套42。假如在轴套42中没有一个或多个径向开口时，在弹簧44所占据的空间中可形成真空。这种真空效应会妨碍排放阀头38抵靠在阀座45上的闭合。使用一个或多个径向孔口60并且控制一个或多个径向孔口60的尺寸可有利地用来阻挡排放阀头38抵靠在底座45上的闭合。类似地，如上文所述，当出口阀头56关闭抵靠出口阀座55上时，杆62、活塞63和计量通道65产生的阻尼特征提供阻尼效应，从而减弱出口阀头56和出口阀座55之间的剧烈碰撞，这延长了两个部件的使用寿命。

最后，因为在流体被转移到外壳孔67并通过出口12流出之前，泵10将流体输送到柱塞孔61，所以通过出口12以线性方式输送加压流体，所述线性方式可以减少对泵的各部分的应力，从而降低泵失效的机率。

图6和图7分别示出将三个和五个泵10一起联接以提升容量。图6-图7的泵10是并联连接的，并且因此，不管衬套73具有相同的或不同的厚度，只有容量得到提升，而没有提升输出压力。如图7所示，可将单个致动器53用于整个泵10组或在可替换的实施方式中，可以利用单独的致动器（未示出）。可以通过各种装置将泵10一起联接，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。

转到图8，示出了外壳孔67中的流体压力和柱塞14的位置之间的关系。具体地，x轴线表示时间（t），y轴线表示外壳孔67中的流体压力（p）。外壳孔67中的压力值由线75表示并且柱塞的位置是由线76表示。沿x-轴线的点77表示柱塞14在图1所示的最左端位置处，此处，外壳孔67装载有流体。柱塞曲线或线76的顶端78表示柱塞在图4所示的最右侧位置处。这样，当柱塞从如图8的点77表示的图1所示的位置移动时，压力增加到最大压力79，这（在某个时间段内）将打开排放阀组件11从而导致如图8所示的压力下降。点81表示柱塞14回缩并移回到如图1所示的左侧。当柱塞14回缩时，外壳孔67内的压力最小，从而如上所述打开出口阀组件13。

工业实用性

公开了可以按照并列式构型使用以建立多个泵单元的模块化柱塞泵。每个单独的泵包括具有容纳可滑动的柱塞的外壳孔的外壳。柱塞包括活塞孔和与泵进口连通的侧壁开口。在柱塞的回缩或重新装载冲程期间，低压流体从进口进入柱塞的活塞孔。以垂直的方式可将泵进口定向到柱塞或主泵轴线。柱塞孔内流体的压力可蓄积超过阈值压力以克服处于关闭位置的出口阀组件的偏置问题，从而推动出口阀组件离开其关闭位置。然后通过布置在柱塞远端处的出口阀组件将来自泵进口的压力传送出柱塞，并进入外壳孔，外壳孔内柱塞在压缩方向上的连续运动对流体加压。在这种压缩冲程或分配冲程期间，外壳孔中的流体被加压至具有超过阈值压力的足够高的压力以打开与出口连通的排放阀组件。

所公开的泵的输出容量可以通过改变带有不同厚度的衬里的外壳孔的衬里而变化。因此，如上所述可相当容易地增加或减少外壳孔的体积。还可以阻挡关闭排放阀组件和出口阀组件。具体地，对于出口阀组件，出口阀头可与带有计量通道的活塞联接，当出口阀头移向出口阀座并与其接合时，所述计量通道使得流体流过活塞。与此相反，在柱塞回缩时通过经由出口阀组件进入外壳孔的流体对排放阀头抵靠在排放阀座上而关闭起到阻挡作用。

还公开了使用公开的泵的一个将液压压裂流体泵送到井筒下的方法。方法可包括将柱塞在膨胀方向上回缩远离出口，使得在柱塞壁形成的开口可以与进口连通以打开出口阀组件，并且通过柱塞和柱塞的打开的出口阀组件连通泵进口和外壳孔。然后所述方法可包括将柱塞移向排放阀组件，从而关闭布置在柱塞的远端处的出口阀组件并且使布置在外壳孔中的流体被加压，从而最终打开排放阀组件。所述方法还可以包括分配流体通过打开的排放阀组件和出口。

在另一方面，将液压压裂流体泵送到井筒下的方法，以更简化的方式可以包括将排放阀头偏置抵靠在排放阀座上，连通泵进口与外壳孔，将柱塞移向排放阀头，从而加压布置在柱塞和排放阀组件之间的外壳孔的一部分，从而打开排放阀组件，并且分配流体通过打开的排放阀组件和出口。所述方法还可以包括当排放阀头关闭抵靠在排放阀座上时，通过释放布置在轴套中以及轴的远端和保持件的近端侧之间的加压流体，阻挡排放阀头和排放阀座之间的接合以在外壳孔中提供额外的压力。可利用轴套中的径向孔口以释放该加压流体。

更进一步，所述方法还可包括通过从外壳组件拆下出口替换排放阀座和/或出口排放阀头，从排放阀套中卸下保持件，从外壳组件拆下排放阀套和排放阀头，提供新的或修理过的排气阀套和/或新的或修理过的排放阀头，将新的或修理过的排气阀套联接到外壳组件，将新的或修理过的排放阀头插入到排放阀套中，将保持件联接到排放阀套并且将轴套放置在排放阀头上的轴上，并且重新将出口联接到外壳组件。

另一种方法可以包括将柱塞回缩远离排放阀组件以打开出口阀组件并通过柱塞连通进口和外壳孔。所述方法还可包括将柱塞移向排放阀组件，从而关闭出口阀组件，加压布置在出口阀组件和排放阀组件之间的外壳孔，并且打开排放阀组件。然后所述方法还可以包括分配流体通过打开的排放阀组件和出口。所述方法还可以包括随着活塞移向柱塞的近端侧，当通过限制来自活塞的近端侧，流经计量通道，流经活塞并且流到活塞的远端侧的流体关闭出口阀组件时，阻挡出口阀头与出口阀座之间的接合。

还公开了更换出口阀头和出口阀座的方法，所述方法包括从外壳的近端抽回柱塞，从杆的远端拧出出口阀头，将新的出口阀头拧在杆的远端上并且将活塞插回到外壳的近端中。为了更换出口阀座，在从外壳的近端抽回柱塞以后，通过柱塞的远端拉回出口阀头、杆和活塞，从柱塞侧壁的远端拧出出口阀座，并更换新的出口阀座。然后将活塞、杆和出口阀头重新插回穿过柱塞的远端直到出口阀头接合新的出口阀座。柱塞然后被重新插入穿过外壳的近端。

Claims (9)

1.一种泵（10），其特征在于，包括：

接收流体的进口（25）；

排出流体的出口（12）；

限定外壳孔（67）的外壳组件（15），所述外壳孔配置成容纳沿所述外壳孔的至少一部分的衬套（73）；

轴向柱塞（14），其可滑动地布置在所述外壳孔（67）中以形成布置在所述柱塞（14）的远端（21）和所述出口（12）之间的压缩腔室，所述压缩腔室与所述出口（12）轴向对齐，所述柱塞（14）配置成接收来自所述进口（25）的流体并且将流体送到所述压缩腔室；

其中，当所述柱塞（14）处于第一位置时，所述压缩腔室处于第一体积以第一压力从所述柱塞（14）接收流体，并且，当所述柱塞（14）处于第二位置时，所述压缩腔室处于较小的第二体积将所述压缩腔室内的流体加压到较高的第二压力，其中将第二压力的所述流体从所述压缩腔室排出到所述出口（12）。

2.根据权利要求1所述的泵，其特征在于，所述衬套（73）是可拆除的衬套，其具有一定厚度以减小所述外壳孔的体积。

3.根据权利要求1所述的泵，其特征在于，所述轴向柱塞（14）包括出口阀组件（13），所述出口阀组件布置在所述柱塞（14）的远端并配置成在打开位置和关闭位置之间移动以选择性地使流体从所述柱塞流到所述压缩腔室。

4.根据权利要求3所述的泵，其特征在于，所述出口阀组件（13）包括在移动到所述关闭位置期间阻挡所述出口阀组件（13）的阀头（56）的接合的挡板。

5.根据权利要求4所述的泵，其特征在于，所述出口阀组件（13）包括联接到所述柱塞（14）的所述远端（21）以便与所述阀头（56）可密封地接合的阀座（55）；在所述柱塞孔（61）中从所述阀头（56）轴向延伸的杆（62），所述杆（62）具有联接到可滑动地容纳在所述柱塞孔（61）中的活塞（63）的近端（17）；其中，所述出口阀头（56）、所述杆（62）和所述活塞（63）形成所述出口阀组件，其中，在所述关闭位置处，所述活塞（63）在第一位置处，并且所述出口阀头（56）配置成可密封地接合所述阀座（45），并且，在所述打开位置处，所述活塞（63）向远侧移动远离所述第一位置并且所述出口阀头（56）远离所述阀座（45）。

6.根据权利要求5所述的泵，其特征在于，所述活塞（63）包括计量通道（65），所述计量通道穿过所述活塞（63）并且在布置所述活塞（63）的近端的所述活塞（63）孔的一部分和布置所述活塞（63）的远端的所述活塞（63）孔的一部分之间提供有限的连通。

7.根据权利要求1所述的泵，其特征在于，还包括在所述出口（12）处的排放阀组件（11），并且所述排放阀组件配置成在打开位置和关闭位置之间移动以选择性地使流体从所述压缩腔室流入所述出口。

8.根据权利要求7所述的泵，其特征在于，所述排放阀组件（11）包括联接到所述外壳孔（67）的排放阀套（46），所述排放阀套（46）包括在所述排放阀套的近端处径向向内导向的阀座（45）；包括与所述阀座（45）隔开的近端侧和面向所述出口（12）的远端侧的保持件（43），所述保持件（43）具有从所述保持件的近端侧以向近端延伸的轴套（42），所述保持件（43）包括至少一个通道（68），所述通道轴向延伸通过所述保持件以连通所述保持件（43）的所述近端侧和所述出口（12）；布置在所述保持件（43）和所述排放阀座（45）之间的排放阀头（38），所述排放阀头（38）具有近端侧以当所述排放阀组件位于关闭位置时可密封地接合所述阀座（45）；以及从所述排放阀头的远端侧延伸的轴（41），所述排放阀头可滑动地容纳在所述保持件的所述轴套中，其中所述排放阀头在其关闭位置中是偏置的。

9.根据权利要求8所述的泵，其特征在于，所述轴套（42）包括径向延伸的孔口（60），所述孔口在所述保持件和所述阀座之间限定的环形空腔与在所述轴的远端和所述保持件的所述近端侧之间所述轴套中限定的空间之间提供流体连通。