Claims (55)
1. Устройство закачки для использования при закачке текучей среды в целевое место работ, содержащее:1. An injection device for use in pumping a fluid to a target site of work, comprising:
корпус, имеющий вход для сообщения с источником закачиваемой текучей среды, выход для сообщения с целевым местом закачки и отдельный опорный порт для сообщения с источником опорного давления;a housing having an input for communicating with a source of injected fluid, an output for communicating with a target injection location, and a separate reference port for communicating with a source of reference pressure;
первый элемент клапана, установленный внутри корпуса;a first valve member mounted inside the housing;
второй элемент клапана, установленный внутри корпуса и определяющий путь потока через него для обеспечения гидравлического соединения между входом и выходом корпуса; иa second valve element installed inside the housing and determining the flow path through it to provide a hydraulic connection between the input and output of the housing; and
герметизирующую конструкцию, расположенную между вторым элементом клапана и корпусом и выполненную таким образом, что давление текучей среды на входе корпуса и в опорном порту корпуса прикладывает силу ко второму элементу клапана для осуществления перемещения второго элемента клапана относительно первого элемента клапана и изменения потока между входом и выходом.a sealing structure located between the second valve member and the housing and configured so that fluid pressure at the inlet of the housing and in the support port of the housing applies force to the second valve element to move the second valve element relative to the first valve element and change the flow between the inlet and outlet .
2. Устройство закачки по п. 1, в котором часть герметизирующей конструкции находится в сообщении с входом корпуса, так что давление на входе может устанавливать силу на втором элементе клапана в первом направлении, и часть герметизирующей конструкции находится в сообщении с портом опорного давления корпуса, так что опорное давление может устанавливать силу на втором элементе клапана во втором направлении, которое является противоположным первому направлению. 2. The injection device according to claim 1, in which part of the sealing structure is in communication with the inlet of the housing, so that the inlet pressure can establish a force on the second valve member in the first direction, and part of the sealing structure is in communication with the reference pressure port of the housing, so that the reference pressure can establish a force on the second valve member in a second direction that is opposite to the first direction.
3. Устройство закачки по п. 1 или 2, в котором герметизирующая конструкция выполнена таким образом, что перемещение второго элемента клапана достигается в соответствии с перепадом между давлением на входе и опорным давлением. 3. The injection device according to claim 1 or 2, in which the sealing structure is designed so that the movement of the second valve element is achieved in accordance with the difference between the inlet pressure and the reference pressure.
4. Устройство закачки по п. 1 или 2, в котором герметизирующая конструкция определяет герметизирующую область входа, выполненную с возможностью подвергаться воздействию давления на входе, и опорную герметизирующую область, 4. The injection device according to claim 1 or 2, in which the sealing structure defines a sealing region of the inlet, made with the possibility of being subjected to pressure at the inlet, and the supporting sealing region,
выполненную с возможностью подвергаться воздействию опорного давления. configured to be subjected to reference pressure.
5. Устройство закачки по п. 4, в котором входная и опорная герметизирующие области являются по существу равными.5. The injection device according to claim 4, wherein the inlet and support sealing regions are substantially equal.
6. Устройство закачки по п. 4, в котором входная и опорная герметизирующие области являются различными для того, чтобы установить силу смещения на втором элементе клапана под воздействием давления на входе и опорного давления. 6. The injection device according to claim 4, in which the inlet and support sealing areas are different in order to set the bias force on the second valve element under the influence of inlet pressure and reference pressure.
7. Устройство закачки по п. 1, в котором устройство закачки выполнено таким образом, что давление на входе создает силу на элементе клапана для осуществления перемещения элемента клапана в таком направлении, чтобы увеличить поток, а опорное давление создает силу на элементе клапана для осуществления перемещения упомянутого элемента клапана в таком направлении, чтобы уменьшить поток.7. The injection device according to claim 1, wherein the injection device is designed so that the inlet pressure creates a force on the valve element to effect movement of the valve element in such a direction as to increase flow, and the reference pressure creates a force on the valve element to effect movement said valve element in such a direction as to reduce flow.
8. Устройство закачки по п. 1, в котором часть герметизирующей конструкции находится в сообщении с выходом корпуса. 8. The injection device according to claim 1, in which part of the sealing structure is in communication with the output of the housing.
9. Устройство закачки по п. 8, в котором герметизирующая конструкция выполнена так, чтобы по существу устранить влияние давления на выходе на элемент клапана.9. The injection device according to claim 8, in which the sealing structure is designed to substantially eliminate the effect of the pressure at the outlet to the valve element.
10. Устройство закачки по п. 8 или 9, в котором герметизирующая конструкция выполнена таким образом, что давление на выходе создает первую и вторую, по существу равные и противоположные силы на втором элементе клапана, так что любая итоговая сила по существу минимизируется.10. The injection device according to claim 8 or 9, in which the sealing structure is designed so that the outlet pressure creates the first and second, essentially equal and opposite forces on the second valve member, so that any resulting force is substantially minimized.
11. Устройство закачки по п. 8, в котором герметизирующая конструкция выполнена таким образом, чтобы давление на выходе обеспечивало желаемую смещающую силу на втором элементе клапана. 11. The injection device according to claim 8, in which the sealing structure is designed so that the outlet pressure provides the desired biasing force on the second valve element.
12. Устройство закачки по п. 1, в котором герметизирующая конструкция определяет первую и вторую герметизирующие области выхода между вторым элементом клапана и корпусом, и каждая из первой и второй герметизирующих областей выхода выполнена с возможностью подвергаться воздействию давления на выходе. 12. The injection device according to claim 1, wherein the sealing structure defines a first and second sealing outlet area between the second valve member and the housing, and each of the first and second sealing outlet area is configured to be subjected to outlet pressure.
13. Устройство закачки по п. 12, в котором первая и вторая герметизирующие области выполнены так, чтобы давление на выходе 13. The injection device according to p. 12, in which the first and second sealing areas are made so that the pressure at the outlet
создавало силу на втором элементе клапана в противоположных направлениях.created a force on the second valve element in opposite directions.
14. Устройство закачки по п. 12 или 13, в котором первая и вторая герметизирующие области выхода являются по существу равными. 14. The injection device according to claim 12 or 13, wherein the first and second sealing exit areas are substantially equal.
15. Устройство закачки по п. 12 или 13, в котором первая и вторая герметизирующие области выхода являются различными. 15. The injection device according to claim 12 or 13, wherein the first and second sealing exit areas are different.
16. Устройство закачки по любому предшествующему пункту, в котором герметизирующая конструкция включает в себя один или более элементов уплотнения. 16. An injection device according to any preceding claim, wherein the sealing structure includes one or more sealing elements.
17. Устройство закачки по п. 1, в котором герметизирующая конструкция включает в себя первую и вторую герметизирующие сборки, которые проходят между вторым элементом клапана и корпусом.17. The injection device according to claim 1, wherein the sealing structure includes a first and second sealing assembly that extends between the second valve member and the housing.
18. Устройство закачки по п. 17, в котором каждая из первой и второй герметизирующих сборок включает в себя один или более элементов уплотнения.18. The injection device according to claim 17, in which each of the first and second sealing assemblies includes one or more sealing elements.
19. Устройство закачки по п.п. 17 или 18, в котором первая герметизирующая сборка изолирует вход корпуса от выхода корпуса, так что гидравлическое соединение между входом и выходом направляется через путь потока во втором элементе клапана.19. The download device for PP 17 or 18, in which the first sealing assembly isolates the inlet of the housing from the outlet of the housing, so that the hydraulic connection between the inlet and the outlet is guided through the flow path in the second valve member.
20. Устройство закачки по п. 17 или 18, в котором вторая герметизирующая сборка изолирует выход корпуса от опорного порта корпуса.20. The injection device according to claim 17 or 18, in which the second sealing assembly isolates the outlet of the housing from the reference port of the housing.
21. Устройство закачки по п. 17 или 18, в котором первая герметизирующая сборка определяет герметизирующую область входа, расположенную в устройстве, подвергаемом воздействию давления на входе.21. The injection device according to claim 17 or 18, in which the first sealing assembly defines a sealing region of the inlet located in the device subjected to inlet pressure.
22. Устройство закачки по п. 17 или 18, в котором первая герметизирующая сборка определяет первую герметизирующую область выхода, расположенную в устройстве, подвергаемом воздействию давления на выходе.22. The injection device according to claim 17 or 18, in which the first sealing assembly defines a first sealing outlet region located in the device subjected to the pressure at the outlet.
23. Устройство закачки по п. 17 или 18, в котором вторая герметизирующая сборка определяет опорную герметизирующую область, расположенную в устройстве, подвергаемом воздействию опорного давления.23. The injection device according to p. 17 or 18, in which the second sealing assembly defines a supporting sealing region located in the device subjected to the reference pressure.
24. Устройство закачки по п. 17 или 18, в котором вторая герметизирующая сборка определяет вторую герметизирующую область выхода, расположенную в устройстве, подвергаемом воздействию давления на выходе.24. The injection device according to claim 17 or 18, in which the second sealing assembly defines a second sealing outlet region located in the device subjected to the pressure at the outlet.
25. Устройство закачки по п. 1, включающее в себя смещающую конструкцию, выполненную с возможностью смещения второго элемента клапана в желаемом направлении. 25. The injection device according to claim 1, including a bias design configured to bias the second valve member in the desired direction.
26. Устройство закачки по п. 25, в котором смещающая конструкция выполнена с возможностью смещения второго элемента клапана в таком направлении, чтобы уменьшить поток между входом и выходом.26. The injection device according to p. 25, in which the biasing design is configured to bias the second valve element in such a direction as to reduce the flow between the input and output.
27. Устройство закачки по п. 25 или 26, в котором второй клапан организуется в устройстве так, чтобы перемещаться в направлении уменьшения потока за счет комбинации смещающей силы от смещающей конструкции и воздействия опорного давления и перемещаться в направлении увеличения потока под воздействием давления на входе. 27. The injection device according to claim 25 or 26, in which the second valve is arranged in the device so as to move in the direction of decreasing flow due to the combination of the biasing force from the biasing structure and the influence of the reference pressure and to move in the direction of increasing flow under the influence of the inlet pressure.
28. Устройство закачки по п. 25 или 26, в котором при использовании смещающая конструкция создает силу на втором элементе клапана для обеспечения желаемого перепада давлений в устройстве закачки. 28. The injection device according to p. 25 or 26, in which, when used, the biasing design creates a force on the second valve element to provide the desired differential pressure in the injection device.
29. Устройство закачки по п. 1 для использования при закачке текучей среды в скважинное место работ. 29. The injection device according to claim 1 for use in pumping a fluid into a well site.
30. Устройство закачки по п. 1, в котором при использовании входное давление текучей среды на входе корпуса по меньшей мере частично определяется давлением текучей среды в связанной линии закачки и/или в связанном источнике закачиваемой текучей среды, а выходное давление текучей среды по меньшей мере частично определяется давлением текучей среды в связанном целевом месте работ.30. The injection device according to claim 1, in which when using the inlet fluid pressure at the inlet of the housing is at least partially determined by the pressure of the fluid in the associated injection line and / or in the associated source of the injected fluid, and the outlet pressure of the fluid is at least partially determined by fluid pressure at the associated target site.
31. Устройство закачки по п. 1, в котором опорное давление является атмосферным или меньше атмосферного.31. The injection device according to claim 1, in which the reference pressure is atmospheric or less than atmospheric.
32. Устройство закачки по п. 1, в котором порт опорного давления выполнен с возможностью сообщения с источником опорного давления, исключая опорное давление из целевого места работ. 32. The injection device according to claim 1, in which the reference pressure port is configured to communicate with the reference pressure source, excluding the reference pressure from the target location.
33. Устройство закачки по п. 1, в котором порт опорного 33. The injection device according to claim 1, in which the port of the reference
давления выполнен с возможностью сообщения с локальным источником опорного давления. pressure is configured to communicate with a local source of reference pressure.
34. Устройство закачки по п. 1, включающее в себя источник опорного давления.34. An injection device according to claim 1, including a source of reference pressure.
35. Устройство закачки по п. 34, в котором источник опорного давления расположен внутри корпуса.35. The injection device according to p. 34, in which the source of reference pressure is located inside the housing.
36. Устройство закачки по п. 1, в котором порт опорного давления выполнен с возможностью сообщения с источником опорного давления, находящимся в удаленном месте. 36. The injection device according to claim 1, in which the reference pressure port is configured to communicate with the reference pressure source located in a remote location.
37. Устройство закачки по п. 1, в котором выход корпуса выполнен с возможностью сообщения с целевым местом работ, которое расположено с одной стороны от устройства изменения давления, а порт опорного давления выполнен с возможностью сообщения с местом работ, которое расположено с противоположной стороны от устройства изменения давления. 37. The injection device according to claim 1, in which the output of the housing is configured to communicate with the target location of work, which is located on one side of the pressure change device, and the reference pressure port is configured to communicate with the location of work, which is located on the opposite side from pressure change devices.
38. Устройство закачки по п. 37, в котором устройство изменения давления может включать в себя насос.38. The injection device according to claim 37, wherein the pressure changing device may include a pump.
39. Устройство закачки по п. 1, в котором выход корпуса выполнен с возможностью сообщения со входом сборки насоса, а порт опорного давления выполнен с возможностью сообщения с выходом той же самой сборки насоса. 39. The injection device according to claim 1, in which the output of the housing is configured to communicate with the input of the pump assembly, and the reference pressure port is configured to communicate with the output of the same pump assembly.
40. Устройство закачки по п. 1, в котором опорное давление в порту опорного давления может изменяться пользователем. 40. The injection device according to claim 1, in which the reference pressure in the port of the reference pressure can be changed by the user.
41. Устройство закачки по п. 1, в котором первый и второй элементы клапана совместно определяют ограничение потока для обеспечения противодавления на входной стороне, поддерживающее давление на входе выше давления на выходе. 41. The injection device according to claim 1, in which the first and second valve elements together determine the flow restriction to provide back pressure on the inlet side, maintaining the inlet pressure higher than the outlet pressure.
42. Устройство закачки по п. 1, в котором первый и второй элементы клапана могут выборочно зацепляться друг за друга для того, чтобы первый элемент клапана выборочно запечатывал путь потока во втором элементе клапана. 42. The injection device according to claim 1, wherein the first and second valve elements can selectively engage with each other so that the first valve element selectively seals the flow path in the second valve element.
43. Устройство закачки по п. 42, в котором второй элемент клапана выполнен с возможностью перемещения в корпусе для отделения от первого элемента клапана, чтобы таким образом разрешить потоку протекать через путь потока. 43. The injection device according to p. 42, in which the second valve element is arranged to move in the housing for separation from the first valve element, so as to allow the flow to flow through the flow path.
44. Устройство закачки по п. 42, в котором первый элемент 44. The injection device according to p. 42, in which the first element
клапана зафиксирован относительно корпуса, так что для изменения потока требуется перемещение второго элемента клапана.the valve is fixed relative to the housing, so movement of the second valve element is required to change flow.
45. Устройство закачки по п. 1, в котором первый элемент клапана определяется компонентом, который является отдельным от корпуса, при этом первый элемент клапана выполнен с возможностью перемещения внутри корпуса. 45. The injection device according to claim 1, in which the first valve element is determined by a component that is separate from the body, while the first valve element is arranged to move inside the body.
46. Устройство закачки по п. 1, в котором первый элемент клапана расположен на входной стороне второго элемента клапана.46. The injection device according to claim 1, in which the first valve element is located on the inlet side of the second valve element.
47. Устройство закачки по п. 1, в котором устройство включает в себя ограничивающую конструкцию, выполненную с возможностью ограничения или сужения перемещения первого элемента клапана, причем ограничивающая конструкция ограничивает перемещение первого элемента клапана в точке ограничения и позволяет второму элементу клапана перемещаться за точкой ограничения и выходить из зацепления с первым элементом клапана. 47. The injection device according to claim 1, in which the device includes a limiting structure configured to restrict or narrow the movement of the first valve element, and the limiting structure restricts the movement of the first valve element at the limit point and allows the second valve element to move beyond the limit point and disengage from the first valve member.
48. Устройство закачки по п. 1, включающее в себя по меньшей мере один обратный клапан, выполненный с возможностью предотвращения потока через устройство закачки в направлении от его выхода ко входу.48. The injection device according to claim 1, including at least one check valve, configured to prevent flow through the injection device in the direction from its output to the input.
49. Способ закачки текучей среды в целевое место работ, в котором:49. The method of pumping fluid into the target place of work, in which:
подают закачиваемую текучую среду на вход корпуса устройства закачки;supplying the injected fluid to the input of the housing of the injection device;
соединяют выход корпуса с целевым местом работ;connect the output of the housing with the target place of work;
соединяют опорный порт корпуса с источником опорного давления;connect the support port of the housing with a source of reference pressure;
обеспечивают перемещение второго элемента клапана относительно первого элемента клапана с помощью воздействия давления на входе корпуса и давления в порту опорного давления корпуса, причем такое перемещение обеспечивает регулирование потока, текущего через путь потока элемента клапана.provide movement of the second valve element relative to the first valve element by the action of pressure at the inlet of the housing and pressure in the port of the reference pressure of the housing, and this movement provides control of the flow flowing through the flow path of the valve element.
50. Насосная система, содержащая:50. A pump system comprising:
выкидную линию;flow line;
насос, связанный с выкидной линией и имеющий входную сторону и выходную сторону;a pump associated with a flow line and having an input side and an output side;
устройство закачки по любому из пп. 1-48, в котором выход an injection device according to any one of paragraphs. 1-48, in which the output
корпуса устройства закачки сообщен с выкидной линией на входной стороне насоса.the housing of the injection device is communicated with a flow line on the inlet side of the pump.
51. Насосная система по п. 50, в которой порт опорного давления корпуса устройства закачки сообщен с выкидной линией на выходной стороне насоса.51. The pump system according to p. 50, in which the reference pressure port of the housing of the injection device is in communication with the discharge line on the output side of the pump.
52. Система закачки для закачивания текучей среды в целевое место работ, содержащая:52. An injection system for pumping fluid into a target place of work, comprising:
линию закачки, соединенную с источником закачиваемой текучей среды;an injection line connected to a source of injected fluid;
устройство закачки, соединенное с линией закачки и включающее в себя:an injection device connected to the injection line and including:
корпус, имеющий вход, соединенный с линией закачки, выход для соединения с целевым местом закачки и отдельный опорный порт для соединения с источником опорного давления;a housing having an input connected to the injection line, an output for connecting to a target injection site and a separate reference port for connecting to a reference pressure source;
первый элемент клапана, установленный внутри корпуса;a first valve member mounted inside the housing;
второй элемент клапана, установленный внутри корпуса и определяющий путь потока через него для обеспечения гидравлического соединения между входом и выходом корпуса; иa second valve element installed inside the housing and determining the flow path through it to provide a hydraulic connection between the input and output of the housing; and
герметизирующую конструкцию, расположенную между вторым элементом клапана и корпусом и выполненную таким образом, что давление текучей среды на входе корпуса и в опорном порту корпуса прикладывает силу ко второму элементу клапана для осуществления перемещения второго элемента клапана относительно первого элемента клапана и изменения потока между входом и выходом.a sealing structure located between the second valve member and the housing and configured so that the fluid pressure at the inlet of the housing and in the support port of the housing applies a force to the second valve element to move the second valve element relative to the first valve element and change the flow between the inlet and outlet .
53. Система закачки по п. 52, в которой устройство закачки определяет первое устройство закачки, причем система закачки включает в себя второе устройство закачки, расположенное по ходу потока перед первым устройством закачки.53. The injection system according to claim 52, wherein the injection device determines a first injection device, wherein the injection system includes a second injection device located upstream of the first injection device.
54. Система закачки по п. 53, в которой второе устройство закачки включает в себя выход, сообщающийся с входом первого устройства закачки.54. The injection system according to claim 53, wherein the second injection device includes an output communicating with an input of the first injection device.
55. Способ создания системы закачки, в котором:55. A method of creating an injection system, in which:
определяют необходимый перепад давлений между линией закачки и целевым местом закачки, который поддерживает линию закачки при положительном давлении;determine the necessary pressure difference between the injection line and the target injection site, which supports the injection line at positive pressure;
определяют эксплуатационный порог перепада давления закачиваемой текучей среды;determine the operational threshold of the pressure drop of the injected fluid;
определяют необходимое количество дискретных стадий дросселирования в линии закачки для обеспечения необходимого перепада давлений между линией закачки и целевым местом работ при поддержании каждой стадии дросселирования ниже эксплуатационного порога перепада давления закачиваемой текучей среды; иdetermine the required number of discrete throttling stages in the injection line to provide the necessary pressure difference between the injection line and the target site while maintaining each throttling stage below the operational threshold of the pressure drop of the injected fluid; and
осуществляют монтаж множества устройств закачки на линии закачки для того, чтобы соответствовать определенному количеству дискретных стадий дросселирования.
carry out the installation of many injection devices on the injection line in order to correspond to a certain number of discrete stages of throttling.