RU2771655C2 - Pressure transfer device and system related to it, complex and application for pumping large volumes of fluids with particles at high pressures - Google Patents
Pressure transfer device and system related to it, complex and application for pumping large volumes of fluids with particles at high pressures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2771655C2 RU2771655C2 RU2020102351A RU2020102351A RU2771655C2 RU 2771655 C2 RU2771655 C2 RU 2771655C2 RU 2020102351 A RU2020102351 A RU 2020102351A RU 2020102351 A RU2020102351 A RU 2020102351A RU 2771655 C2 RU2771655 C2 RU 2771655C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bellows
- pressure
- fluid
- hydraulic
- double
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 164
- 238000005086 pumping Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims description 27
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 104
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 61
- 230000004323 axial length Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 36
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 16
- 230000001965 increased Effects 0.000 claims description 12
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 claims description 7
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 36
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 10
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 9
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 8
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005296 abrasive Methods 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000002444 Sphenoclea zeylanica Species 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011068 load Methods 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002441 reversible Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs
Изобретение относится к устройству передачи давления и связанной с ним системе и применению для перекачки больших объемов текучих сред с частицами (суспензия/шлам) при высоких давлениях, таких как давление выше 500 бар и до 1500 бар или даже выше. Устройство передачи давления предпочтительно является частью большей насосной системы, содержащей в дополнение к устройству передачи давления одно или несколько из устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия и узла регулирования потока (такого, как блок клапанов).The invention relates to a pressure transfer device and associated system and application for pumping large volumes of particulate fluids (slurry/slurry) at high pressures, such as pressures above 500 bar and up to 1500 bar or even higher. The pressure transfer device is preferably part of a larger pumping system comprising, in addition to the pressure transfer device, one or more of a double-acting pressurizing liquid distribution device and a flow control assembly (such as a valve block).
Устройство передачи давления пригодно для использования при высоких давлениях, в диапазоне выше 500 бар, и особенно подходит для гидравлического разрыва в нефтегазовых скважинах, где часть текучей среды образуют трудно перекачиваемые текучие среды с частицами, такими как расклинивающие агенты. Однако насосная система может также быть применена в других областях использования, связанных со скважинами, таких для закачки буровых растворов при операциях бурения и при цементировании, закупоривании и ликвидации, заканчивании или интенсификации добычи, кислотной обработке или операциях по циркуляции азота.The pressure transfer device is suitable for use at high pressures, in the range above 500 bar, and is particularly suitable for hydraulic fracturing in oil and gas wells where part of the fluid is difficult to pump fluids with particles such as proppants. However, the pumping system may also be applied in other well related applications such as pumping drilling fluids in drilling and cementing operations, plugging and abandonment, completion or stimulation, acidizing, or nitrogen circulation operations.
Уровень техникиState of the art
Гидравлический разрыв (также фракционирование, гидроразрыв или гидрофракционирование) представляет собой технику стимулирования скважин, в котором породу разрушают под действием текучей среды под давлением в форме геля, пены, песка или воды. К воде могут быть добавлены химические вещества для увеличения потока текучей среды или улучшения конкретных свойств воды, такую обработанную воду называют реагентом на водной основе для снижения поверхностного натяжения. Этот способ включает в себя впрыск под высоким давлением ''среды гидроразрыва'' (жидкости, содержащей песок или другие расклинивающие агенты и химические вещества) в ствол скважины для образования трещин в пластах глубокого залегания, через которые природный газ, нефть и рассол протекают более свободно. Обычно для перекачивания текучей среды гидроразрыва под высоким давлением используют механические поршневые насосы. Эти механические насосы имеют очень ограниченное время работы из-за механического износа на поверхностях скольжения в насосе, вызванного песком и частицами в перекачиваемой среде. Насосы, работающие с жидкостями, содержащими частицы, и/или химически агрессивными жидкостями под высоким давлением, имеют уплотняющие поверхности, которые повреждаются частицами и/или абразивными жидкими химикатами (соединениями). При повреждении уплотнений возможны утечки и другие накапливающиеся в насосе проблемы, снижающие его эффективность. Кроме того, механические насосы работают с высокими скоростями, что создает быстрые колебания давления во всей установке (с большим числом циклов), что со временем приводит к поломкам из-за усталости конструкций. Следовательно, цикл работы таких насосов очень ограничен и зависит от типа частиц, количества частиц, химического состава и химической концентрации, а также рабочего давления. В ротационных насосах быстро изнашиваются вращающиеся уплотнения (вала) и дорогостоящие элементы насоса, такие как рабочие и турбинные колеса. В поршневых насосах поршень изнашивается об цилиндр, что приводит к утечкам, снижению эффективности и разрушению. Другой хорошо известной проблемой плунжерных насосов является усталостное растрескивание концевых частей, контактирующих с текучей средой. Основной причиной этого являются совокупность напряжений от колебаний давления и механического линейного напряжения от плунжеров. Они также ограничены максимально допустимой нагрузкой на стержень на приводной части, что делает необходимым согласование размера плунжера с требуемой скоростью подачи и давлением.Hydraulic fracturing (also fractionation, hydraulic fracturing, or hydrofractionation) is a well stimulation technique in which rock is fractured by the action of a pressurized fluid in the form of a gel, foam, sand, or water. Chemicals may be added to the water to increase fluid flow or improve specific properties of the water, such treated water is referred to as an aqueous-based surface tension agent. This method involves injecting high pressure "fracturing fluid" (a fluid containing sand or other proppants and chemicals) into the wellbore to create fractures in deep formations through which natural gas, oil and brine flow more freely. . Typically, mechanical piston pumps are used to pump the high pressure fracturing fluid. These mechanical pumps have very limited run times due to mechanical wear on the sliding surfaces in the pump caused by sand and particles in the pumped medium. Pumps handling liquids containing particles and/or chemically aggressive liquids at high pressure have sealing surfaces that are damaged by particles and/or abrasive liquid chemicals (compounds). If the seals are damaged, leaks and other problems can accumulate in the pump, reducing its efficiency. In addition, mechanical pumps operate at high speeds, which creates rapid pressure fluctuations throughout the installation (with a large number of cycles), which eventually leads to breakdowns due to structural fatigue. Therefore, the duty cycle of such pumps is very limited and depends on the type of particles, the number of particles, the chemical composition and chemical concentration, as well as the operating pressure. In rotary pumps, rotating seals (shafts) and expensive pump components, such as impellers and turbine wheels, wear out quickly. In piston pumps, the piston wears against the cylinder, leading to leakage, reduced efficiency, and destruction. Another well-known problem with plunger pumps is fatigue cracking of end portions in contact with the fluid. The main reason for this is the combination of stresses from pressure fluctuations and mechanical linear stress from the plungers. They are also limited by the maximum allowable stem load on the drive end, making it necessary to match the plunger size to the required feed rate and pressure.
Обычно используются плунжерные/поршневые насосные агрегаты.Plunger/piston pump units are commonly used.
Когда множество насосов соединено с одной и той же линией потока вниз в скважину и находится в рабочем режиме одновременно, существует риск того, что они образуют интерференционные картины, которые соответствуют собственной частоте колебаний линии потока вниз к скважине. Это приводит к зигзагообразным колебательным перемещениям (подобным движениям змеи) линий потока, что может привести к повреждению оборудования и персонала.When a plurality of pumps are connected to the same downhole flowline and are in operation at the same time, there is a risk that they form interference patterns that correspond to the natural frequency of the downhole flowline. This results in zigzag oscillatory movements (snake-like) of the flow lines, which can cause damage to equipment and personnel.
В операциях гидравлического разрыва при выключении насосов, когда гидравлическое давление больше не прикладывается к скважине, небольшие зерна расклинивающих агентов гидравлического разрыва удерживают трещины открытыми. Расклинивающие агенты обычно изготавливают из твердого материала, такого как песок. Песок может быть обработанным песком или синтетическими или природными материалами, такими как керамика. При проведении гидравлического разрыва, как правило, так называемый комплекс для работ по гидроразрыву пласта (комплекс ГРП), содержащий некоторое количество прицепов или грузовиков, транспортируют и располагают в месте работ. Каждый грузовик снабжен насосным агрегатом для закачки в скважину текучей среды гидравлического разрыва. Таким образом, существуют весовые и физические ограничения на используемое оборудование, обусловленные общей грузоподъемностью грузовиков на дороге и физическими ограничениями грузовиков.In hydraulic fracturing operations, when the pumps are turned off, when hydraulic pressure is no longer applied to the well, small grains of hydraulic fracturing proppants hold the fractures open. Proppants are usually made from a hard material such as sand. The sand may be treated sand or synthetic or natural materials such as ceramics. In hydraulic fracturing, typically a so-called fracturing package (fracturing package) containing a number of trailers or trucks is transported and positioned at the job site. Each truck is equipped with a pump unit for pumping hydraulic fracturing fluid into the well. Thus, there are weight and physical limitations on the equipment used, due to the overall capacity of the trucks on the road and the physical limitations of the trucks.
К существующему уровню техники, где раскрыта система, в которой чистую гидравлическую текучую среду отделяют от перекачиваемой жидкости, хотя и не пригодная для гидравлического разрыва, относится заявка ЕР 2913525, относящаяся к диафрагменной насосной машине (''насосу'') с гидравлическим приводом, в частности для воды и трудноперекачиваемых материалов. Система содержит по меньшей мере два насосных агрегата, расположенных рядом друг с другом. Каждый насосный агрегат содержит насосный цилиндр и гидравлический цилиндр. Насосный цилиндр (ссылочные позиции ЕР 2913525, 1, 2), имеет нижний первый конец с первым входом и выходом для перекачиваемой жидкости, и верхний второй конец со вторым входом и выходом для гидравлической текучей среды. Насосный цилиндр (1, 2) содержит сильфон (3, 4), закрытый на его нижнем конце и открытый на его верхнем конце для сообщения с гидравлической текучей средой. Наружная часть сильфона (3, 4) определяет пространство для перекачиваемой жидкости. Сильфон (3, 4) насосного цилиндра (1, 2) выполнен с возможностью приведения в действие гидравлической текучей средой, подаваемой в его верхнем конце, при расширении и сжатии по типу гармошки для накачивания перекачиваемой жидкости вблизи нижнего первого конца насосного цилиндра (1, 2). Гидравлический цилиндр (9, 10) расположен рядом с насосным цилиндром (1, 2). Гидравлический цилиндр (9, 10) имеет нижний первый конец, связанный с гидравлическим приводом, и верхний второй конец, содержащий гидравлическую текучую среду, сообщающуюся с верхним вторым концом насосного цилиндра (1, 2). Гидравлический привод заканчивается на своем верхнем конце приводным поршнем (19, 20), установленным с возможностью скольжения в гидравлическом цилиндре (9, 10). Гидравлические приводы гидравлических цилиндров (9, 10) двух насосных агрегатов соединены гидромеханическим соединением (25, 27), выполненным с возможностью выдвижения и втягивания поршней (19, 20) каждого гидравлического цилиндра (9, 10)The prior art, which discloses a system in which a clean hydraulic fluid is separated from the pumped liquid, although not suitable for hydraulic fracturing, is the application EP 2913525 related to a diaphragm pump machine (''pump'') with a hydraulic drive, in especially for water and hard-to-pump materials. The system contains at least two pumping units located next to each other. Each pump unit contains a pump cylinder and a hydraulic cylinder. The pump cylinder (
Однако решение в заявке ЕР 2913525 не применимо для гидравлического разрыва при высоких давлениях (т.е. свыше 500 бар) из-за цилиндрической насосной камеры. Цилиндрическая форма насосной камеры не способна выдерживать испытываемое высокое давление в сочетании с большим количеством циклов при использовании в гидравлическом разрыве. Кроме того, сильфоны являются полимерными, что приводит к риску сжатия частиц между цилиндрической стенкой и сильфоном с возможностью повреждения сильфона. Кроме того, с каждым насосным цилиндром соединен один гидравлический цилиндр. Гидравлический цилиндр не предназначен для повышения давления, поступающего на нижнюю сторону поршня (19, 20), поскольку эффективная площадь на нижней стороне поршня (19, 20) меньше, чем на верхней стороне поршня (19, 20). Кроме того, на полимерных сильфонах отсутствует управление направлением расширения, вследствие чего существует возможность вхождения сильфона в контакт со стенкой цилиндра. Это может привести к разрыву и продавливанию расклинивающих агентов в базовый материал.However, the solution in EP 2913525 is not applicable for hydraulic fracturing at high pressures (i.e. over 500 bar) due to the cylindrical pumping chamber. The cylindrical shape of the pumping chamber is not capable of withstanding the high pressure experienced in combination with the high number of cycles when used in hydraulic fracturing. In addition, the bellows are polymeric, which leads to the risk of particles being compressed between the cylindrical wall and the bellows, with the possibility of damage to the bellows. In addition, one hydraulic cylinder is connected to each pump cylinder. The hydraulic cylinder is not designed to pressurize the underside of the piston (19, 20) because the effective area on the underside of the piston (19, 20) is smaller than on the top side of the piston (19, 20). In addition, polymer bellows lack control of the direction of expansion, whereby there is the possibility of the bellows coming into contact with the cylinder wall. This can cause the proppants to rupture and be forced into the base material.
Гидромеханические соединения, как правило, имеют некоторые недостатки, включая:Hydromechanical connections tend to have some disadvantages, including:
- невозможность синхронизации с множеством блоков,- the inability to synchronize with many blocks,
- невозможность плавного увеличения/уменьшения в зависимости от давления и потока (невозможность обеспечить точное регулирование характеристик насоса),- the impossibility of a smooth increase/decrease depending on pressure and flow (impossibility to provide precise control of pump characteristics),
- невозможность неполного хода,- the impossibility of an incomplete move,
- невозможность компенсации колебаний давления/потока текучей среды,- the inability to compensate for fluctuations in pressure / fluid flow,
- невозможность соединения внахлест и создания ламинарного потока,- the impossibility of overlapping and creating a laminar flow,
- создание перепада давления на управляющем клапане, которое приводит к нагреву масла и потере эффективности в диапазоне 5-10%.- creating a pressure drop across the control valve, which leads to oil heating and loss of efficiency in the range of 5-10%.
Одна из проблем обычных насосов, используемых для фракционирования, в том, что части системы могут разрушаться через несколько часов и должны быть отремонтированы. Таким образом, является нормальным, что комплекс ГРП содержит множество дублирующих насосов для обеспечения резервирования. Это увеличивает как стоимость обслуживания, так и трудозатраты, поскольку один обслуживающий сотрудник может работать только на нескольких грузовиках.One of the problems with conventional fractionation pumps is that parts of the system can break down after a few hours and need to be repaired. Thus, it is normal that the hydraulic fracturing complex contains many redundant pumps to provide redundancy. This increases both the cost of maintenance and labor, since one maintenance worker can only work on several trucks.
Таким образом, целью настоящего изобретения является устранение по меньшей мере некоторых недостатков известных решений и, более конкретно, предохранение движущихся частей (поршней, уплотнений) от текучей среды с частицами (т.е. перекачиваемой среды) и предотвращения повреждение частицами движущихся частей.Thus, the purpose of the present invention is to eliminate at least some of the disadvantages of the known solutions and, more specifically, to protect the moving parts (pistons, seals) from fluid with particles (i.e., the pumped medium) and to prevent damage to moving parts by particles.
Более конкретно, целью настоящего изобретения является обеспечение равномерной и безударной прокачки больших потоков при высоких давлениях, уменьшение износа всех компонентов в контуре потока и в то же самое время обеспечение способности установки легко интегрироваться и адаптироваться к любому требуемому соотношению потока и давления без необходимости механических переделок или изменений. Кроме того, способность настоящего изобретения синхронизироваться с множеством агрегатов минимизирует риск возможных рыскающих колебаний. Более конкретно, одной из целей изобретения является создание системы для гидравлического разрыва, которая может работать при высоких давлениях с большим объемным потоком.More specifically, the aim of the present invention is to provide uniform and shock-free pumping of large flows at high pressures, to reduce wear on all components in the flow loop, and at the same time to allow the plant to be easily integrated and adapted to any desired flow-to-pressure ratio without the need for mechanical modifications or changes. In addition, the ability of the present invention to synchronize with multiple units minimizes the risk of possible yaw oscillations. More specifically, one of the objectives of the invention is to provide a hydraulic fracturing system that can operate at high pressures with high volumetric flow.
Другой целью является создание системы, в которой перекачиваемая жидкость отделена от настолько многих движущихся частей, насколько это возможно.Another goal is to create a system in which the pumped liquid is separated from as many moving parts as possible.
Более конкретно, целью является минимизация риска повреждения сильфона.More specifically, the goal is to minimize the risk of damage to the bellows.
Другая задача заключается в создании насосной системы, которая имеет уменьшенный вес, например, насосная система должна быть выполнена с возможностью размещения и транспортировки на стандартных грузовиках или прицепах, образующих часть так называемых комплексов ГРП, используемых при гидроразрыве пласта.Another object is to provide a pumping system that has a reduced weight, for example, the pumping system should be able to be placed and transported on standard trucks or trailers, forming part of the so-called hydraulic fracturing systems used in hydraulic fracturing.
Другой целью является создание системы, не требующей внешней направляющей системы для сильфона.Another goal is to provide a system that does not require an external bellows guide system.
Другая цель состоит в том, чтобы обеспечить полностью бесступенчатое регулирование скорости/амплитуды сильфона для того, чтобы избежать пиков давления, пиков расхода и флуктуаций.Another goal is to provide fully stepless speed/amplitude control of the bellows in order to avoid pressure peaks, flow peaks and fluctuations.
Другой целью является создание насосной системы для всех конфигураций давления и расхода, обычно используемых при гидроразрыве или в других отраслях, использующих перекачку под высоким давлением, без необходимости механической переделки.Another goal is to provide a pumping system for all pressure and flow configurations commonly used in hydraulic fracturing or other high pressure pumping industries without the need for mechanical rework.
Другая цель изобретения заключается в предотвращении седиментации в нижней части напорной полости устройства передачи давления.Another object of the invention is to prevent sedimentation in the lower part of the head cavity of the pressure transmission device.
Другой целью изобретения является создание усовершенствованной системы управления и синхронизации множества агрегатов для устранения проблем, связанных с обычными системами.Another object of the invention is to provide an improved system for controlling and synchronizing multiple units to eliminate the problems associated with conventional systems.
Другой целью является создание решения, которое может быть использовано в новых установках и подсоединено к существующим установкам, например при модернизации существующих систем.Another goal is to provide a solution that can be used in new installations and connected to existing installations, for example when upgrading existing systems.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Изобретение сформулировано и охарактеризовано в независимых пунктах формулы изобретения, в то время как зависимые пункты формулы изобретения раскрывают другие характеристики изобретения.The invention is set forth and characterized in the independent claims, while the dependent claims disclose other characteristics of the invention.
Настоящее изобретение обеспечивает существенные усовершенствования по сравнению с известными решениями. Насосная система и ее соответствующие компоненты обеспечивают возможность перекачивания при давлении до 1500 бар и выше при высоком объемном расходе. Например, конструкция обеспечивает возможность прокачки 1 м3/мин при давлении 1000 бар или 2 м3/мин при давлении 500 бар, а также любые другие промежуточные соотношения потока и давления. Устройство передачи давления в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает гибкость в отношении требуемых расхода и давления насоса, например, пониженный расход при высоких давлениях и более высокий расход при пониженном давлении по существу с ламинарным потоком во всех вариантах осуществления. Устройство передачи давления предпочтительно является частью большей насосной системы, содержащей в дополнение к устройству передачи давления одно или несколько устройств распределения жидкости с повышением давления двойного действия и узла регулирования потока (такого, как блок клапанов). Гидравлический насосный агрегат, как правило, создает давление в устройстве распределения жидкости с повышением давления двойного действия, причем устройство распределения жидкости с повышением давления двойного действия создает давление в устройстве передачи давления. Сильфон в устройстве передачи давления функционирует как ''поршень'' между стороной гидравлического давления, то есть устройством распределения жидкости с повышением давления двойного действия и гидравлическим насосным агрегатом на одной стороне, и перекачиваемой средой на другой стороне. Сильфон функционирует как продолжение поршня в устройстве распределения жидкости с повышением давления двойного действия. Сильфон в устройстве передачи давления отделяет чистую гидравлическую текучую среду (внутри сильфона) от грязной текучей среды с частицами (снаружи сильфона). Таким образом, насосная система может быть насосом прямого вытеснения, где изменения объема в напорной полости достигаются с использованием сильфона, такого как, например, герметичный сильфон, который является жестким в радиальном направлении и гибким в осевом направлении. Такая компоновка приводит к тому, что сильфон перемещается по существу в осевом направлении, в то время как перемещения в радиальном направлении невозможны или ограничены.The present invention provides significant improvements over known solutions. The pumping system and its associated components enable pumping at pressures up to 1500 bar and higher at high volume flow. For example, the design is capable of pumping 1 m 3 /min at 1000 bar or 2 m 3 /min at 500 bar, or any other flow to pressure ratio in between. The pressure transfer device of the present invention provides flexibility in pump flow and pressure requirements, such as lower flow at high pressures and higher flow at reduced pressure with essentially laminar flow in all embodiments. The pressure transfer device is preferably part of a larger pumping system comprising, in addition to the pressure transfer device, one or more double acting pressurizing liquid distribution devices and a flow control assembly (such as a valve block). The hydraulic pump unit typically pressurizes the double-acting pressurizing liquid distributor, wherein the double-acting pressurizing liquid distributor pressurizes the pressure transfer device. The bellows in the pressure transmission device functions as a ''piston'' between the hydraulic pressure side, i.e. the double acting pressurizing liquid distribution device and the hydraulic pump unit on one side, and the pumped medium on the other side. The bellows functions as an extension of the piston in a double acting pressurizing fluid distribution device. The bellows in the pressure transfer device separates the clean hydraulic fluid (inside the bellows) from the dirty particulate fluid (outside the bellows). Thus, the pumping system may be a positive displacement pump where volume changes in the headspace are achieved using a bellows such as, for example, a sealed bellows that is radially rigid and axially flexible. This arrangement results in the bellows moving in a substantially axial direction, while movements in the radial direction are not possible or limited.
Во всех аспектах изобретения подразумевается, что сильфон является непроницаемым барьером для текучей среды, отделяющим внутренний объем сильфона и объем между наружной стороной сильфона и внутренней частью напорной полости. То есть наружный диаметр сильфона фиксирован, тогда как аксиально он является гибким, обеспечивая кольцевой зазор (размер зазора, например, по меньшей мере соответствует диаметру частиц в текучей среде для гидроразрыва) между внутренней поверхностью корпуса напорной камеры и сильфоном во всех положениях сильфона и при всех давлениях.In all aspects of the invention, the bellows is intended to be a fluid barrier separating the internal volume of the bellows and the volume between the outside of the bellows and the inside of the headspace. That is, the outer diameter of the bellows is fixed, while axially it is flexible, providing an annular gap (the size of the gap, for example, at least corresponds to the diameter of the particles in the fracturing fluid) between the inner surface of the pressure chamber body and the bellows at all positions of the bellows and at all pressures.
Сильфон предпочтительно жестко соединен в верхней части напорной полости, и сильфон окружен напорной полостью во всех направлениях, то есть ниже, радиально и, возможно, частично на своей верхней стороне в части, не образующей часть соединительного канала для гидравлической текучей среды, входящей и выходящей из внутреннего объема сильфона. Общий объем напорной полости является постоянным, в то время как внутренний объем сильфона изменяется. По мере того, как сильфон растягивается и втягивается внутри полости сжатия, доступный оставшийся объем напорной полости изменяется. Объем гидравлической текучей среды входит внутрь сильфона и вытесняет объем перекачиваемой текучей среды из напорной полости.The bellows is preferably rigidly connected at the top of the pressure chamber, and the bellows is surrounded by the pressure chamber in all directions, i.e. below, radially and possibly partially on its upper side in a part not forming part of the connection channel for hydraulic fluid entering and leaving internal volume of the bellows. The total volume of the pressure chamber is constant, while the internal volume of the bellows varies. As the bellows expands and retracts within the compression cavity, the available remaining volume of the head cavity changes. The volume of hydraulic fluid enters the interior of the bellows and displaces the volume of fluid being pumped out of the pressure chamber.
Насосная система может быть насосом прямого вытеснения, в котором изменения объема в устройстве передачи давления достигаются с использованием герметичного сильфона, который является жестким в радиальном направлении и гибким в осевом направлении. Когда сильфон находится в первом положении, то есть в сжатом состоянии, свободный объем в напорной полости является наибольшим, а когда сильфон находится во втором положении, то есть в растянутом состоянии, свободный объем в напорной полости является наименьшим. Соотношение размеров внутренней поверхности напорной полости и наружной поверхности сильфона выполнено таким образом, что во всех положениях сильфона образуется зазор между внутренней поверхностью напорной полости и внешней поверхностью сильфона, предотвращающий прилипание частиц между внутренней поверхностью напорной полости и сильфоном. Таким образом, текучие среды гидроразрыва окружают сильфон, и зазор сформирован таким образом, что его минимальный размер больше, чем наибольший размер частиц расклинивающих агентов. Радиальная жесткость сильфона гарантирует, что сильфон не входит в контакт с внутренней поверхностью корпуса напорной камеры. Гидравлическая текучая среда, поступающая во внутренний объем сильфона через соединительный канал, оказывает давление на барьер, и благодаря жестким свойствам сильфона и/или возможной внутренней направляющей все движение сильфона происходит в осевом направлении. Давление перекачиваемой жидкости, например, текучей среды гид ро разрыва, повышается за счет заполнения внутреннего объема сильфона гидравлической текучей средой, которое увеличивает вытесненный объем сильфона, что приводит к уменьшению свободного объема напорной полости снаружи сильфона и повышению давления перекачиваемой жидкости. Затем перекачиваемая жидкость выходит через первый канал и далее наружу через узел регулирования потока, такой как блок клапанов.The pumping system may be a positive displacement pump in which volume changes in the pressure transmission device are achieved using a sealed bellows that is radially rigid and axially flexible. When the bellows is in the first position, i.e. in the compressed state, the free volume in the head cavity is the largest, and when the bellows is in the second position, i.e. in the expanded state, the free volume in the head cavity is the smallest. The ratio of the dimensions of the inner surface of the pressure cavity and the outer surface of the bellows is made in such a way that in all positions of the bellows a gap is formed between the inner surface of the pressure cavity and the outer surface of the bellows, which prevents particles from sticking between the inner surface of the pressure cavity and the bellows. Thus, the fracturing fluids surround the bellows and the gap is formed such that its minimum dimension is greater than the largest proppant particle size. The radial stiffness of the bellows ensures that the bellows does not come into contact with the inner surface of the pressure chamber housing. Hydraulic fluid entering the internal volume of the bellows through the connection channel exerts pressure on the barrier and due to the rigid properties of the bellows and/or possible internal guide, all movement of the bellows is in the axial direction. The pressure of a pumped fluid, such as a fracturing fluid, is increased by filling the internal volume of the bellows with hydraulic fluid, which increases the displaced volume of the bellows, resulting in a decrease in the free volume of the head cavity outside the bellows and an increase in the pressure of the fluid being pumped. The pumped liquid then exits through the first passage and further out through a flow control assembly such as a valve block.
Устройство передачи давления не имеет скользящих поверхностей, находящихся в контакте с перекачиваемой жидкостью. Таким образом, срок службы деталей увеличивается, поскольку отсутствуют уязвимые детали, находящиеся в скользящем контакте с какой-либо абразивной перекачиваемой жидкостью. Устройство передачи давления является уравновешенным по давлению таким образом, что управляющее гидравлическое давление является таким же, как давление в перекачиваемой жидкости, т.е. текучей среде гидроразрыва, и, по существу, сильфону не приходится выдерживать разность давлений между внутренним управляющим гидравлическим давлением и давлением в перекачиваемой жидкости.The pressure transmission device has no sliding surfaces in contact with the pumped liquid. In this way, the service life of the parts is increased as there are no vulnerable parts in sliding contact with any abrasive pumped liquid. The pressure transmission device is pressure balanced so that the control hydraulic pressure is the same as the pressure in the pumped liquid, i.e. the fracturing fluid, and as such, the bellows does not have to withstand the pressure difference between the internal hydraulic control pressure and the pressure in the fluid being pumped.
Устройство передачи давления может работать под давлением, подаваемым из устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия, при этом давление в устройстве распределения жидкости с повышением давления двойного действия обеспечивает гидравлический насосный агрегат. Устройство распределения жидкости с повышением давления двойного действия является частью объема замкнутого гидравлического контура с внутренним объемом сильфона и способно подавать и отводить большой объем гидравлических текучих сред под высоким давлением во внутренний объем сильфона.The pressure transfer device can operate under pressure supplied from the double acting pressurizing liquid distribution device, wherein the double acting pressurizing liquid distribution device is pressurized by a hydraulic pump unit. The double acting pressurizing fluid distribution device is part of a closed hydraulic circuit volume with the internal volume of the bellows and is capable of supplying and diverting a large volume of high pressure hydraulic fluids into the internal volume of the bellows.
Ясно, что во всех гидравлических системах присутствует некоторый уровень внутренней утечки гидравлической текучей среды, однако в настоящем описании и формуле изобретения термин гидравлическая система с замкнутым контуром используется для такой ''закрытой'' системы для указания на отличие от систем, которые не определены конечным объемом.It is clear that in all hydraulic systems there is some level of internal hydraulic fluid leakage, however, in the present specification and claims, the term closed loop hydraulic system is used for such a ''closed'' system to distinguish it from systems that are not defined by finite volume. .
Сильфон может быть возвращен в первое положение, то есть в сжатое состояние, с помощью давления подачи перекачиваемой жидкости. Перекачиваемая жидкость, то есть давление подачи от нагнетающего жидкость насоса подачи, обеспечивает давление, благодаря которому сильфон сжимается, переходя к первому положению. В этой фазе сжатия давление перекачиваемой жидкости равно давлению гидравлической текучей среды во внутреннем объеме сильфона, а результатом создания разности давлений в объеме устройством распределения жидкости с повышением давления двойного действия будет отведение. При отведении назад устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия создается дифференциальный объем, который, посредством сжатия сильфона, компенсирует объем перекачиваемой текучей среды, подаваемой и находящейся под давлением под действием подающего насоса (смесителя) (то есть подающий насос подает текучую среду гид ро разрыва в напорную полость). В состоянии растяжения, т.е. когда сильфон начинает растягиваться под действием текучей среды под давлением, заполняющей внутренний объем, давление гидравлической текучей среды равно давлению перекачиваемой жидкости (то есть давлению подачи во впускном коллекторе и/ил и в резервуаре перекачиваемой жидкости). Когда давление в напорной полости превышает давление подачи, первый клапан закрывается, а когда давление превышает давление в выпускном коллекторе, открывается второй клапан, и текучая среда течет в скважину. Эти сжатие и растягивание сильфона происходят в устройстве передачи давления последовательно.The bellows can be returned to the first position, i.e. to the compressed state, by means of the supply pressure of the liquid being pumped. The pumped liquid, i.e. the supply pressure from the supply pump supplying the liquid, provides the pressure by which the bellows is compressed to the first position. In this compression phase, the pressure of the pumped liquid is equal to the pressure of the hydraulic fluid in the internal volume of the bellows, and the result of the creation of a pressure difference in the volume by the double acting pressurizing liquid distribution device will be retraction. Retracting the double-acting pressurizing fluid distribution device creates a differential volume which, by compressing the bellows, compensates for the volume of pumped fluid supplied and pressurized by the feed pump (mixer) (i.e., the feed pump delivers fracturing fluid). into the pressure cavity). In a state of stretch, i.e. when the bellows begins to expand under the action of pressurized fluid filling the internal volume, the pressure of the hydraulic fluid is equal to the pressure of the pumped liquid (ie, the supply pressure in the intake manifold and/or and in the pumped liquid reservoir). When the pressure in the headspace exceeds the supply pressure, the first valve closes, and when the pressure exceeds the pressure in the exhaust manifold, the second valve opens and fluid flows into the well. This compression and expansion of the bellows occurs sequentially in the pressure transmission device.
Изобретение относится к устройству передачи давления для перекачки текучей среды с частицами при давлении выше 500 бар, содержащему корпус напорной камеры и по меньшей мере один соединительный канал, причем по меньшей мере один соединительный канал выполнен с возможностью соединения с помощью средств соединения по текучей среде с устройством распределения жидкости с повышением давления двойного действия, причем корпус напорной камеры содержит:The invention relates to a pressure transmission device for pumping a fluid medium with particles at a pressure above 500 bar, containing a pressure chamber body and at least one connecting channel, wherein at least one connecting channel is made with the possibility of connection by means of fluid connection with the device liquid distribution with double acting pressurization, wherein the pressure chamber housing comprises:
- напорную полость внутри корпуса напорной камеры и по меньшей мере первый канал для впуска и/или выпуска текучей среды в напорную полость,- a pressure chamber inside the pressure chamber body and at least a first channel for inlet and/or outlet of fluid into the pressure chamber,
- сильфон, определяющий внутренний объем внутри напорной полости, причем внутренний объем сообщается по текучей среде с соединительным каналом,- a bellows that defines the internal volume inside the pressure cavity, and the internal volume is in fluid communication with the connecting channel,
причем напорная полость имеет центральную ось с осевой длиной, определяемой расстоянием между соединительным каналом и первым каналом, и изменяющуюся площадь поперечного сечения по меньшей мере на части осевой длины, причем сильфон выполнен с возможностью перемещения в направлении, по существу параллельном центральной оси, на части осевой длины напорной полости. Сильфон предпочтительно является радиально жестким и гибким в осевом направлении и выполнен с возможностью растяжения и втягивания по меньшей мере на часть длины напорной полости.moreover, the pressure cavity has a central axis with an axial length determined by the distance between the connecting channel and the first channel, and a varying cross-sectional area at least on a part of the axial length, and the bellows is movable in a direction essentially parallel to the central axis, on a part of the axial the length of the pressure cavity. The bellows is preferably radially rigid and flexible in the axial direction and is designed to be stretchable and retractable for at least part of the length of the head cavity.
Устройство передачи давления может представлять собой устройство передачи давления для гидравлического разрыва, такое как устройства, используемые в операциях гидравлического разрыва.The pressure transfer device may be a pressure transfer device for hydraulic fracturing, such as devices used in hydraulic fracturing operations.
Таким образом, напорная полость имеет различное поперечное сечение, например, по меньшей мере два различных поперечных сечения в продольном направлении. Предпочтительно, чтобы переходные зоны между различными поперечными сечениями были гладкими или плавными (без острых кромок). Такие гладкие или плавные переходные зоны предотвращают седиментацию и позволяют работать при более высоком давлении без слабых мест в напорной полости. То есть силы, прикладываемые к напорной полости, возникают в результате внутреннего давления. Геометрия оптимизирована для того, чтобы сделать эти силы как можно более однородными.The pressure chamber thus has a different cross section, for example at least two different cross sections in the longitudinal direction. Preferably, the transition zones between different cross sections are smooth or smooth (no sharp edges). Such smooth or smooth transition zones prevent sedimentation and allow higher pressure operation without weak points in the headspace. That is, the forces applied to the pressure cavity arise as a result of internal pressure. The geometry is optimized to make these forces as uniform as possible.
Таким образом, соединительный канал адаптирован для всасывания гидравлической текучей среды и/или вывода гидравлической текучей среды под давлением в напорную полость и из нее.The connection passage is thus adapted to suck in hydraulic fluid and/or discharge pressurized hydraulic fluid into and out of the pressure chamber.
Первый канал адаптирован для в пуска/вы пуска перекачиваемой жидкости в напорную камеру и из нее.The first channel is adapted for launching/discharging the pumped liquid into and out of the pressure chamber.
В соответствии с одним аспектом, сильфон может быть соединен с внутренней поверхностью напорной полости. Предпочтительно сильфон присоединен в верхней части напорной полости с помощью средств, обеспечивающих герметичное соединение между сильфоном и внутренней поверхностью напорной полости. Таким образом предотвращается протекание текучих сред из внутреннего объема сильфона в напорную полость.In accordance with one aspect, the bellows may be connected to the inner surface of the pressure cavity. Preferably, the bellows is connected at the top of the pressure cavity by means providing a tight connection between the bellows and the inner surface of the pressure cavity. In this way, the flow of fluids from the internal volume of the bellows into the pressure cavity is prevented.
Сильфон имеет форму, адаптированную к форме напорной полости, так что во всех рабочих положениях сильфона предотвращается его контакт с внутренней поверхностью корпуса напорной камеры. Это означает, что максимальное растяжение сильфона в осевом и радиальном направлениях во всех рабочих положениях меньше, чем сужения, образованные внутренней поверхностью корпуса напорной камеры.The bellows has a shape adapted to the shape of the pressure chamber, so that in all operating positions the bellows is prevented from contacting the inner surface of the pressure chamber body. This means that the maximum expansion of the bellows in the axial and radial directions in all operating positions is less than the constrictions formed by the inner surface of the pressure chamber body.
В одном аспекте напорная полость сужается по направлению к первому каналу, образуя, таким образом, естественную воронку, через которую отложения/расклинивающие агенты/песок могут выходить вместе с текучей средой. Следовательно, первый канал корпуса напорной камеры предпочтительно имеет такую форму, чтобы предотвратить образование осадка (расклинивающего агента/песка и т.д.) путем наклона напорной полости к первому каналу. Таким образом, первый канал может быть предпочтительно расположен в нижней части напорной полости, так что отложения могут выходить через первый канал под действием силы тяжести.In one aspect, the headspace narrows towards the first passage, thus forming a natural funnel through which sediment/proppants/sand can exit with the fluid. Therefore, the first channel of the pressure chamber body is preferably shaped to prevent the formation of sediment (proppant/sand, etc.) by tilting the pressure chamber towards the first channel. Thus, the first channel may preferably be located at the bottom of the head cavity, so that deposits can exit through the first channel under the action of gravity.
В одном аспекте напорная полость может быть удлиненной, яйцевидной, эллиптической, круглой, сферической, шарообразной или овальной или иметь две параллельные стороны и по меньшей мере часть поперечного сечения, меньшего по сравнению с поперечным сечением в параллельной части.In one aspect, the head cavity may be elongated, ovoid, elliptical, round, spherical, spherical or oval, or have two parallel sides and at least a portion of a cross section smaller than the cross section in the parallel portion.
В другом аспекте, напорная полость может быть круглой формы. В еще одном аспекте напорная полость может иметь множество вздутий (например, как надувной человечек Мишлен).In another aspect, the head cavity may be circular in shape. In yet another aspect, the head cavity may have a plurality of bulges (eg, like an inflatable Michelin man).
В одном из аспектов сильфон имеет меньшее радиальное и осевое растяжение, чем внутренняя поверхность корпуса напорной камеры (определяющей радиальное и осевое растяжение напорной полости), что обеспечивает образование зазора между внешней окружностью сильфона и внутренней окружностью, то есть внутренней поверхностью, корпуса напорной камеры во всех рабочих положениях сильфона. Таким образом, во время работы устройства передачи давления текучая среда окружает по меньшей мере две стороны сильфона при всех давлениях.In one aspect, the bellows has less radial and axial extension than the inner surface of the pressure chamber body (determining the radial and axial extension of the pressure chamber), which provides a gap between the outer circumference of the bellows and the inner circumference, i.e. the inner surface, of the pressure chamber in all operating positions of the bellows. Thus, during operation of the pressure transfer device, fluid surrounds at least two sides of the bellows at all pressures.
В соответствии с одним аспектом, сильфон может иметь цилиндрическую форму, форму гармошки, или форму концертины. Конструкция сильфонного цилиндра обеспечивает минимальные нагрузки на сильфон, поскольку вся его поверхность постоянно находится в гидравлически уравновешенном состоянии. Таким образом, сильфон может иметь боковую стенку как у гармошки, обеспечивающую осевую гибкость, и герметичную торцевую крышку, соединенную с боковой стенкой сильфона. Таким образом, боковая стенка как у гармошки может содержать множество круговых складок или изгибов, расположенных по соседству. Соседние складки или изгибы могут быть, например, сварены друг с другом или соединены друг с другом с помощью других подходящих средств крепления, таких как клей, механические соединения. Соседние складки или изгибы могут быть образованы таким образом, чтобы воспрепятствовать захвату частиц текучей среды гидроразрыва между соседними складками или изгибами в сильфоне во время втягивания и растяжения сильфона. Это может быть достигнуто путем задания такого рабочего диапазона сильфона, т.е. предварительного определения максимального растяжения и втягивания сильфона, чтобы зазоры между соседними складками или между складками и внутренней поверхностью напорной полости всегда были больше, чем наибольший ожидаемый размер частиц. Таким образом минимизируется риск задержания частиц.According to one aspect, the bellows may be cylindrical, harmonica shaped, or concertina shaped. The design of the bellows cylinder ensures minimal stresses on the bellows, since its entire surface is constantly in a hydraulically balanced state. Thus, the bellows can have an accordion-like sidewall for axial flexibility and a sealed end cap connected to the sidewall of the bellows. Thus, an accordion-like side wall may comprise a plurality of circumferential folds or folds in a contiguous manner. Adjacent folds or bends can be, for example, welded to each other or connected to each other by other suitable means of fastening, such as glue, mechanical connections. Adjacent folds or folds may be formed in such a way as to prevent entrapment of fracturing fluid particles between adjacent folds or folds in the bellows during retraction and expansion of the bellows. This can be achieved by setting such an operating range of the bellows, i.e. predetermining the maximum expansion and retraction of the bellows so that the gaps between adjacent pleats or between pleats and the inner surface of the head cavity are always larger than the largest expected particle size. In this way, the risk of particles being trapped is minimized.
Сильфон предпочтительно изготовлен из достаточно жесткого материала: металла, композита, твердой пластмассы, керамики или их комбинаций, и тому подобных, обеспечивающих герметичность сильфона, а также радиальную жесткость и гибкость в аксиальном направлении. Сильфон предпочтительно перемещается по существу в осевом направлении, в то время как перемещения в радиальном направлении невозможны или ограничены. Материал сильфона выбирают таким образом, чтобы он выдерживал большие изменения давления и химические вещества в перекачиваемой жидкости, тем самым сводя к минимуму усталость конструкций и риск повреждений. Если сильфон изготовлен из металла, его можно использовать при более высоких температурах, чем сильфоны, изготовленные из более чувствительных к температуре материалов (т.е. материалов, которые не могут работать при более высоких температурах).The bellows is preferably made of a sufficiently rigid material: metal, composite, hard plastics, ceramics, or combinations thereof, and the like to provide bellows tightness and radial stiffness and axial flexibility. The bellows preferably moves in a substantially axial direction, while movements in the radial direction are not possible or limited. The bellows material is chosen to withstand large pressure changes and chemicals in the pumped liquid, thereby minimizing structural fatigue and the risk of damage. If the bellows is made of metal, it can be used at higher temperatures than bellows made from more temperature sensitive materials (i.e. materials that cannot operate at higher temperatures).
Ясно, что другие детали, образующие часть всей системы, также могут быть изготовлены из соответствующих материалов, зависящих от требований конкретных проектов, таких как металл (чугун, сталь, специальная сталь или примеры выше). Однако могут быть использованы и другие материалы, такие как композит, твердый пластик, керамика или, альтернативно, комбинации металлов, композита, твердой пластмассы, керамики.It is clear that other parts forming part of the overall system can also be made from appropriate materials depending on the requirements of specific projects, such as metal (cast iron, steel, special steel or the examples above). However, other materials may be used, such as composite, hard plastic, ceramic, or alternatively combinations of metals, composite, hard plastic, ceramic.
В одном аспекте сильфон может содержать направляющую систему, совпадающую с центральной осью напорной полости или параллельную ей, причем сильфон растягивается и втягивается в осевом и продольном направлении вдоль центральной оси.In one aspect, the bellows may comprise a guiding system coinciding with or parallel to the central axis of the pressure cavity, the bellows being stretched and retracted axially and longitudinally along the central axis.
В одном аспекте направляющая система может содержать направляющую.In one aspect, the guide system may include a guide.
Устройство передачи давления может дополнительно содержать датчик положения сильфона, отслеживающий положение сильфона, и/или датчик температуры, отслеживающий температуру управляющей текучей среды в замкнутом объеме гидравлического контура. Кроме того, могут быть использованы датчики давления.The pressure transfer device may further comprise a bellows position sensor that monitors the position of the bellows and/or a temperature sensor that monitors the temperature of the control fluid in the closed volume of the hydraulic circuit. In addition, pressure sensors may be used.
Сильфон может содержать направляющую систему, содержащую направляющую. Направляющая может быть соединена с нижней частью сильфона и может быть выполнена с возможностью направления в корпусе напорной камеры. Тогда направляющая в корпусе напорной камеры может образовывать часть входа и выхода для гидравлической текучей среды во внутренний объем сильфона и из него. Направляющая может совпадать с центральной осью напорной полости или параллельна ей, а сильфон может растягиваться и втягиваться в осевом направлении продольно вдоль центральной оси.The bellows may include a guide system containing a guide. The guide may be connected to the bottom of the bellows and may be guiding in the pressure chamber housing. The guide in the pressure chamber body can then form part of the inlet and outlet for hydraulic fluid into and out of the internal volume of the bellows. The guide may coincide with or parallel to the central axis of the pressure cavity, and the bellows may be stretched and retracted in the axial direction longitudinally along the central axis.
Датчик положения сильфона может представлять собой линейный датчик положения. Датчик положения сильфона может быть размещен в соединительном канале и содержать осевые сквозные отверстия для свободного протекания текучей среды.The bellows position sensor may be a linear position sensor. The bellows position sensor may be placed in the connecting channel and contain axial through holes for free flow of fluid.
В одном аспекте, когда датчик положения сильфона представляет собой линейный датчик, устройство считывания может быть жестко соединено с датчиком положения сильфона, и магнит может быть жестко соединен с направляющей, причем устройство считывания может представлять собой индуктивный датчик, который может считывать положение магнита таким образом, что датчик положения сильфона может отслеживать относительное положение магнита и, тем самым, сильфона, индуктивным образом.In one aspect, when the bellows position sensor is a linear sensor, the reader may be rigidly connected to the bellows position sensor and the magnet may be rigidly connected to the rail, and the reader may be an inductive sensor that can read the position of the magnet in such a way that that the bellows position sensor can track the relative position of the magnet, and thus the bellows, in an inductive manner.
В одном аспекте индуктивным датчиком может быть индуктивный стержень, выполненный с возможностью считывания положения магнита и, тем самым, сильфона.In one aspect, the inductive sensor may be an inductive rod capable of sensing the position of the magnet and thus the bellows.
В одном аспекте индуктивный датчик может содержать индуктивный стержень, выполненный с возможностью считывания положения магнита, прикрепленного к направляющей, для того, чтобы датчик положения сильфона отслеживал относительное положение магнита и, тем самым, сильфона, индуктивным образом.In one aspect, the inductive sensor may include an inductive rod configured to sense the position of a magnet attached to the guide so that the bellows position sensor tracks the relative position of the magnet, and thus the bellows, in an inductive manner.
Устройство передачи давления может дополнительно содержать дополнительный герметичный барьер внутри сильфона. Это может быть использовано для того, чтобы дополнительно уменьшить или минимизировать риск утечки текучих сред между внутренним объемом сильфона и напорной полостью, содержащей перекачиваемую жидкость. Этот дополнительный герметичный барьер может быть эластичным баллоном, сильфоном, непроницаемым слоем материала и может иметь такую же или другую форму, как и упомянутый ранее сильфон.The pressure transfer device may further comprise an additional sealed barrier within the bellows. This can be used to further reduce or minimize the risk of fluid leakage between the interior of the bellows and the headspace containing the fluid being pumped. This additional hermetic barrier may be a bellows, a bellows, an impermeable layer of material, and may have the same or a different shape as the previously mentioned bellows.
В одном аспекте устройство передачи давления может дополнительно содержать внешний барьер между сильфоном и внутренней поверхностью корпуса напорной камеры. Этот внешний барьер может защитным от частиц (сеткой) или непроницаемым для текучей среды, и может быть изготовлен из податливого материала, представлять собой сильфон, подобный упомянутому ранее сильфону, сетку и тому подобное.In one aspect, the pressure transfer device may further comprise an external barrier between the bellows and the inner surface of the pressure chamber housing. This outer barrier may be particle-proof (mesh) or fluid-tight, and may be made of a compliant material, a bellows like the previously mentioned bellows, a mesh, and the like.
Кроме того, изобретение относится к системе, содержащей:In addition, the invention relates to a system containing:
- устройство передачи давления, раскрытое выше, и- the pressure transmission device disclosed above, and
- гидравлический насосный агрегат, создающий давление и приводящий в действие устройство распределения жидкости с повышением давления двойного действия, и устройство распределения жидкости с повышением давления двойного действия, создающее давление и приводящее в действие устройство передачи давления,- a hydraulic pump unit pressurizing and actuating a double-acting pressurizing liquid distributor and a double-acting pressurizing liquid distributor pressurizing and actuating the pressure transmitting device,
- узел регулирования потока, выполненный с возможностью распределения текучей среды между входным коллектором, напорной полостью и выпускным коллектором.- a flow control unit configured to distribute the fluid between the inlet manifold, the pressure chamber and the outlet manifold.
Система может представлять собой систему гидравлического разрыва, такую как система, используемая в операциях гидравлического разрыва.The system may be a hydraulic fracturing system, such as a system used in hydraulic fracturing operations.
Система может дополнительно содержать систему управления для управления рабочим диапазоном сильфона насоса, выполненную с возможностью принятия решения, работает ли сильфон в пределах заданного рабочего диапазона положений сильфона, определяемого максимальными ограничениями, такими как положение максимального втягивания и положение максимального растяжения сильфона, причем система управления выполнена с возможностью сравнения положения посредством вычисления, находится ли объем гидравлической текучей среды вне заданного рабочего диапазона положения сильфона или нет, и/или посредством отслеживания положений сильфона и устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия и сравнения с заданным рабочим диапазоном положений сильфона. Система может быть выполнена с возможностью управления клапаном системы маслообеспечения, основываясь на рабочем диапазоне, сливать или добавлять гидравлическую текучую среду в замкнутый объем гидравлического контура для поддержания работы системы в заданных положениях, и недопущения неисправностей, увеличивая тем самым срок службы компонентов системы. Таким образом, система управления сравнивает сигналы от датчика положения сильфона и датчика положения устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия в устройстве распределения жидкости с повышением давления двойного действия для принятия решения о том, работает ли система в пределах предварительно заданных рабочих диапазонов.The system may further comprise a control system for controlling the operating range of the pump bellows, configured to decide whether the bellows operates within a predetermined operating range of bellows positions determined by maximum constraints such as the maximum retraction position and the maximum extension position of the bellows, the control system being configured to the ability to compare the position by calculating whether the volume of hydraulic fluid is outside the predetermined operating range of the bellows position or not, and/or by monitoring the positions of the bellows and the dual acting pressurizing fluid distribution device and comparing with the predetermined operating range of the bellows positions. The system may be configured to control the oil supply system valve based on the operating range, drain or add hydraulic fluid to the closed volume of the hydraulic circuit to maintain the system at the desired positions and avoid malfunctions, thereby increasing the life of the system components. Thus, the control system compares the signals from the bellows position sensor and the double acting boost liquid distributor position sensor in the double acting boost liquid distributor to decide if the system is operating within predetermined operating ranges.
Кроме того, система управления может, на основе ввода от датчика (датчиков) потенциальной температуры, принять решение о том, когда использовать клапан системы маслообеспечения для замены (добавления, слива) масла в замкнутой системе гидравлического контура.In addition, the control system can, based on input from the potential temperature sensor(s), decide when to use the oil system valve to replace (add, drain) oil in a closed hydraulic circuit system.
Заданный рабочий диапазон положения сильфона может быть определен конкретными физическими конечными положениями сильфонов как для сжатия, так и для растяжения сильфона. Альтернативно вместо физических конечных положений конечные положения могут представлять собой программно-управляемые положения, указывающие конечные положения. Тогда системе управления, может быть передан сигнал, указывающий на то, что сильфон достигает конечного положения (положений). Физические или программно-управляемые положения, указывающие на конечные положения, могут представлять собой неотъемлемую часть сильфона, например, как часть направляющей системы или датчика положения сильфона, или быть отдельными от сильфона. Тогда система управления может принять решение, достиг ли сильфон своего конечного положения. Если сильфон не достиг конечного положения, система управления может принять решение о том, что (ожидаемый) сигнал не считывается, и подать команду на клапан системы маслообеспечения для слива или добавления гидравлической текучей среды в замкнутый объем гидравлического контура.The desired operating range of the bellows position can be determined by the specific physical end positions of the bellows for both compressing and expanding the bellows. Alternatively, instead of physical end positions, the end positions may be software-controlled positions indicating the end positions. A signal can then be transmitted to the control system indicating that the bellows has reached its end position(s). The physical or software controlled positions indicating the end positions may be an integral part of the bellows, for example as part of a guide system or a bellows position sensor, or be separate from the bellows. The control system can then decide whether the bellows has reached its end position. If the bellows has not reached its end position, the control system may decide that the (expected) signal is not being read and command the oil supply valve to drain or add hydraulic fluid to the closed volume of the hydraulic circuit.
Система управления также обеспечивает возможность неполного хода при работе с крупноразмерными расклинивающими агентами и/или при запуске. Это имеет решающее значение в ситуациях, в которых установка незапланированно отключается, когда перекачиваемая жидкость все еще представляет собой суспензию, позволяя расклинивающим агентам выпасть в осадок суспензии и осуществить седиментацию. Поэтому применяют неполный ход для повторного суспензирования расклинивающих агентов в буровом растворе (суспензии).The control system also provides partial stroke capability when handling large proppants and/or during startup. This is critical in situations where a plant is shut down unplanned while the fluid being pumped is still a slurry, allowing the proppants to precipitate out of the slurry and sediment. Therefore, a partial stroke is used to resuspend the proppants in the drilling fluid (slurry).
В одном аспекте система может содержать два устройства передачи давления, и устройство распределения жидкости с повышением давления двойного действия может быть выполнено с возможностью последовательного повышения давления в двух устройствах передачи давления, так что в одном устройстве передачи давления повышается давление и осуществляется слив (слив текучей среды гидроразрыва), в то время как в другом устройстве передачи давления давление снижается и происходит наполнение (наполнение новой текучей средой гид ро разрыва), и наоборот. Операциям по сбросу давления и наполнению может способствовать питающий насос. Система может дополнительно содержать два устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия, выполненных с возможностью индивидуальной работы, так что они могут повышать давление в двух устройствах передачи давления одновременно, т.е. синхронно, или асинхронно, т.е. с перекрытием.In one aspect, the system may comprise two pressure transfer devices, and the dual acting pressurizing fluid distribution device may be configured to sequentially pressurize the two pressure transfer devices such that one pressure transfer device is pressurized and drained (fluid drained). fracturing) while the other pressure transfer device is depressurized and filling (filling with new fracturing fluid) occurs, and vice versa. Pressure relief and filling operations can be assisted by a feed pump. The system may further comprise two double-acting pressurizing liquid distribution devices configured to operate individually so that they can pressurize the two pressure transfer devices at the same time, i.e. synchronously, or asynchronously, i.e. with overlap.
В другом аспекте система может содержать четыре устройства передачи давления и два устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия, причем каждое из устройств распределения жидкости с повышением давления двойного действия выполнено с возможностью последовательного повышения давления и слива в двух устройствах передачи давления, так что в двух устройствах передачи давления повышается давление и осуществляется слив, в то время как в других двух устройствах передачи давления давление снижается и происходит наполнение, и наоборот.In another aspect, the system may include four pressure transfer devices and two double acting pressurizing liquid distribution devices, each of the double acting pressurizing liquid distribution devices being configured to successively pressurize and drain the two pressure transfer devices such that the two the pressure transfer devices are pressurized and drained, while the other two pressure transfer devices are depressurized and filled, and vice versa.
Кроме того, может быть дополнительно предложен прицеп, контейнер или модуль, содержащий устройство передачи давления, раскрытое выше, и/или раскрытую выше систему, используемую для гидравлического разрыва, вместе с двигателем и необходимой арматурой.In addition, a trailer, container or module can be further provided containing the pressure transmission device disclosed above and/or the system disclosed above used for hydraulic fracturing, along with the engine and necessary fittings.
Система может дополнительно содержать датчик положения сильфона, выполненный с возможностью отслеживания осевого растяжения сильфона и, таким образом, количества текучей среды, поступающей и выходящей из внутреннего объема сильфона, а также датчик положения устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия, отслеживающий положение устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия, при этом сигналы от датчика положения сильфона и датчика положения устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия отслеживаются системой управления и сравниваются с предварительно заданными рабочими диапазонами растяжения сильфона и положения устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия. Это делают, потому что выгодно знать и иметь возможность управлять положением осевого растяжения сильфона (сильфон никогда не должен быть полностью сжат или растянут). Таким образом, такое входное значение важно для системы управления. Например, если имеется утечка гидравлической текучей среды из замкнутой системы гидравлического контура, существует риск повреждения сильфона при его слишком сильном сжатии или растяжении (т.е. вне предварительно определенного рабочего диапазона). Чрезмерное сжатие может привести к захвату расклинивающих агентов или песка между соседними складками или изгибами в сильфоне и/или увеличению перепада давления, в то время как чрезмерное растяжение может привести, например, к повышенной усталости конструкций сильфона или потенциальному столкновению с нижней поверхностью корпуса напорной камеры, что уменьшает ожидаемый срок службы сильфона.The system may further comprise a bellows position sensor configured to monitor the axial extension of the bellows and thus the amount of fluid entering and exiting the internal volume of the bellows, as well as a double-acting pressurizing liquid distributor position sensor monitoring the position of the liquid distributor with double acting pressurization, wherein the signals from the bellows position sensor and the double acting pressurizing liquid distributor position sensor are monitored by the control system and compared to predetermined operating ranges for bellows stretch and double acting liquid distributor position with double acting pressurization. This is done because it is advantageous to know and be able to control the axial tension position of the bellows (the bellows must never be fully compressed or stretched). Thus, such an input value is important for the control system. For example, if there is a hydraulic fluid leak from a closed hydraulic circuit system, there is a risk of damage to the bellows if it is compressed or stretched too much (ie, outside a predetermined operating range). Excessive compression can result in proppants or sand being trapped between adjacent folds or bends in the bellows and/or an increase in pressure drop, while excessive tension can result in, for example, increased fatigue of the bellows structures or potential collision with the bottom surface of the pressure chamber housing, which reduces the life expectancy of the bellows.
Объем, протекающий внутрь и из внутреннего объема сильфона, отслеживается с использованием датчика положения сильфона, обеспечивающего высокую точность и управляемое ускорение/замедление сильфона в точке изменения направления движения устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия, что также приводит к спокойной и мягкой посадке клапанов, то есть к более плавному движению клапанов в системе регулирования потока. Медленное и управляемое перемещение клапанов предотвращает или минимизирует риск повреждения седел клапанов в системе регулирования потока. Таким образом, чтобы достичь этого, система способна отслеживать положение устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия с использованием датчика положения устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия, причем, при приближении к конечному положению, скорость выпуска агрегата уменьшается для того, чтобы амортизировать/демпфировать скорость клапанного элемента перед входом в седло клапана.The volume flowing in and out of the internal volume of the bellows is monitored using a bellows position sensor, providing high accuracy and controlled acceleration/deceleration of the bellows at the point of reversal of the double acting pressurizing fluid distributor, which also results in a smooth and soft seating of the valves, that is, smoother movement of the valves in the flow control system. The slow and controlled movement of the valves prevents or minimizes the risk of damage to the valve seats in the flow control system. Thus, in order to achieve this, the system is able to track the position of the double acting pressurizing liquid distributor using the position sensor of the double acting pressurizing liquid distributor, wherein, as the end position is approached, the output speed of the unit is reduced in order to dampen/ dampen the speed of the valve element before entering the valve seat.
Устройство распределения жидкости с повышением давления двойного действия, которое обеспечивает регулирование объема, подаваемого в сильфон и выпускаемого из него, а также работающее как усилитель давления или напорный усилитель, предпочтительно представляет собой гидравлический цилиндр/плунжерный насос двойного действия, в котором гидравлическое давление, поступающее в насос, оказывает толкающее/сжимающее усилие на область, в фиксированный коэффициент раз превышающую вторичную область. Вторичная область представляет собой область, действующую на текучую среду, поступающую и выходящую из внутреннего объема сильфона. Такая конструкция обеспечивает двойное, тройное или даже четырехкратное (или более) рабочее давление на вторичную область. Система гидравлического насоса, приводящая в действие устройство распределения жидкости с повышением давления двойного действия, имеющая диапазон давлений, например, 350 бар, может, например, подавать 700-1400 бар во внутренний объем сильфона и, таким образом, такое же давление в напорную полость. Для того чтобы обеспечить возможность удовлетворительного функционирования и работы устройства передачи давления и устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия при указанных выше высоких давлениях, система должна предпочтительно быть выполнена с возможностью управления и позиционирования сильфона с высокой точностью. Замкнутый объем гидравлического контура (например, объем масла), обеспечивающего работу сильфона, предпочтительно выполнен с возможностью регулирования объема с помощью клапана системы маслообеспечения для того, чтобы гарантировать работу сильфона в предварительно заданных рабочих диапазонах/областях работы, а гидравлическая текучая среда в замкнутом объеме гидравлического контура должна постоянно отслеживаться по температуре и заменяться охлажденной (свежей) текучей средой по необходимости, причем в течение/при/во время перекачивания, хотя и при пониженном расходе всей системы.A double-acting pressurizing liquid distribution device that controls the volume to and from the bellows and also functions as a pressure booster or pressure booster, preferably a double-acting hydraulic cylinder/plunger pump in which the hydraulic pressure entering the a pump that exerts a push/compressive force on an area that is a fixed factor of times the secondary area. The secondary area is the area acting on the fluid entering and leaving the internal volume of the bellows. This design provides double, triple or even quadruple (or more) working pressure on the secondary area. A hydraulic pump system driving a double-acting pressurizing liquid distributor having a pressure range of eg 350 bar can, for example, supply 700-1400 bar to the internal volume of the bellows and thus the same pressure to the pressure chamber. In order to be able to satisfactorily function and operate the pressure transmission device and the double acting pressurizing liquid distribution device at the above high pressures, the system should preferably be configured to control and position the bellows with high precision. The closed volume of the hydraulic circuit (for example, the volume of oil) providing the operation of the bellows is preferably made with the possibility of volume control by means of an oil supply valve in order to ensure that the bellows operates in predetermined operating ranges / areas of operation, and the hydraulic fluid in the closed volume of the hydraulic The circuit must be constantly monitored for temperature and replaced with cooled (fresh) fluid as needed, during/during/during pumping, albeit at a reduced flow rate of the entire system.
Устройство распределения жидкости с повышением давления двойного действия предпочтительно является устройством двойного действия, то есть первичная сторона, определяемая первой зоной поршня устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия, работает с перепадом давлений 350-400 бар, а на вторичной стороне, определяемой второй зоной поршня, может быть повышенное давление, например, до 1050 бар или выше, которое близко к давлению, при котором работает устройство передачи давления, то есть сильфон и напорная полость.The double acting pressurizing liquid distribution device is preferably a double acting device, i.e. the primary side defined by the first zone of the piston of the double acting pressurizing liquid distribution device operates with a differential pressure of 350-400 bar, and on the secondary side defined by the second zone of the piston , there may be increased pressure, for example, up to 1050 bar or higher, which is close to the pressure at which the pressure transmission device, ie the bellows and the pressure chamber, operates.
Более конкретно, устройство распределения жидкости с повышением давления двойного действия способно подавать и втягивать большое количество гидравлической текучей среды под высоким давлением по меньшей мере в и из первого устройства передачи давления и второго устройства передачи давления, перекачивающих текучие среды с частицами при больших объемах и давлениях выше 500 бар, причем устройство распределения жидкости с повышением давления двойного действия регулируется изменением подаваемого потока по меньшей мере через первый канал управляющей текучей среды и второй канал управляющей текучей среды, при этом устройство распределения жидкости с повышением давления двойного действия содержит:More specifically, the dual acting pressurizing fluid distribution device is capable of delivering and drawing a large amount of high pressure hydraulic fluid to and from at least the first pressure transfer device and the second pressure transfer device pumping particulate fluids at high volumes and pressures above 500 bar, and the double-acting pressurizing liquid distribution device is controlled by changing the supply flow through at least the first control fluid channel and the second control fluid channel, while the double-acting pressurizing liquid distribution device comprises:
- полый корпус цилиндра с продольным протяжением, причем корпус цилиндра содержит по меньшей мере первую часть и вторую часть, имеющие первую площадь (а1) перпендикулярного поперечного сечения, и третью часть, имеющую вторую площадь (а2) перпендикулярного поперечного сечения, отличную от первой площади (а1) перпендикулярного поперечного сечения,- a hollow cylinder body with a longitudinal extension, wherein the cylinder body comprises at least a first part and a second part having a first area (a1) of a perpendicular cross section, and a third part having a second area (a2) of a perpendicular cross section different from the first area ( a1) perpendicular cross section,
- шток, причем- stock, and
- шток имеет площадь поперечного сечения, соответствующую первой площади (а1) перпендикулярного поперечного сечения, причем первая часть штока и первая часть корпуса цилиндра образуют первую плунжерную камеру, а вторая часть штока и вторая часть корпуса цилиндра образуют вторую плунжерную камеру, причем- the rod has a cross-sectional area corresponding to the first area (a1) of the perpendicular cross-section, wherein the first part of the rod and the first part of the cylinder body form the first plunger chamber, and the second part of the rod and the second part of the cylinder body form the second plunger chamber, and
- шток дополнительно содержит выступающую часть, площадь поперечного сечения которой соответствует второй площади (а2) перпендикулярного поперечного сечения, причем выступающая часть и третья часть корпуса цилиндра образуют первую внешнюю камеру и вторую внешнюю камеру,- the rod further comprises a protruding part, the cross-sectional area of which corresponds to the second area (a2) of the perpendicular cross section, and the protruding part and the third part of the cylinder body form the first outer chamber and the second outer chamber,
- выступающая часть образует первую поршневую область, причем- the protruding part forms the first piston area, and
- шток образует вторую поршневую область, отличную от первой поршневой области, причем первая часть штока по меньшей мере на части ее длины выполнена с первой внутренней выемкой, проходящей от первой торцевой поверхности штока, при этом первая внутренняя выемка сообщается по давлению с первой плунжерной камерой, причем- the rod forms a second piston region, different from the first piston region, wherein the first part of the rod, at least for part of its length, is made with a first internal recess extending from the first end surface of the rod, while the first internal recess is in pressure communication with the first plunger chamber, and
- вторая часть штока по меньшей мере на части ее длины выполнена со второй внутренней выемкой, проходящей от второй торцевой поверхности штока, при этом вторая внутренняя выемка сообщается по давлению со второй плунжерной камерой.- the second part of the rod, at least on a part of its length, is made with a second internal recess extending from the second end surface of the rod, while the second internal recess is in pressure communication with the second plunger chamber.
Устройство передачи давления может приводиться в действие гидравлическим насосным агрегатом, например, двунаправленным насосом переменной производительности, который управляет устройством распределения жидкости с повышением давления двойного действия. Гидравлический насосный агрегат может иметь два направления потока и регулируемую производительность. Гидравлический насосный агрегат может приводиться в действие, например, любым двигателем, пригодным для работы с такими гидравлическими насосными агрегатами, таким как дизельные двигатели или другие известные моторы/двигатели. Однако ясно, что описанный гидравлический насосный агрегат может быть заменен на множество гидравлических насосов, управляемых посредством пропорционального клапана управления для создания давления в устройстве распределения жидкости с повышением давления двойного действия и напорной полости.The pressure transmission device may be driven by a hydraulic pump unit, such as a variable displacement bi-directional pump, which drives a double acting pressurizing fluid distribution device. The hydraulic pump unit can have two flow directions and adjustable output. The hydraulic pump unit may be driven, for example, by any engine suitable for operation with such hydraulic pump units, such as diesel engines or other known motors/motors. However, it is clear that the described hydraulic pumping unit can be replaced by a plurality of hydraulic pumps controlled by a proportional control valve to pressurize the double-acting pressurizing fluid distribution device and the pressure chamber.
Устройство передачи давления предпочтительно уравновешено по давлению, что означает, что сильфон гидравлически приводится в действие посредством направления некоторого количества масла или другой гидравлической жидкости во внутренний объем сильфона и из него, перемещая сильфон между первым положением, то есть сжатым состоянием, и вторым положением, то есть растянутым состоянием. При работе давление гидравлических текучих сред во внутреннем объеме сильфона будет таким же, как и в текучей среде гидроразрыва пласта (т.е. в перекачиваемой среде) в напорной полости снаружи сильфона. Перекачиваемая жидкость или среда, например текучая среда гидроразрыва, расположена ниже сильфона в зазоре, образованном между наружной стороной сильфона и внутренней поверхностью корпуса напорной камеры.The pressure transmission device is preferably pressure balanced, which means that the bellows is hydraulically actuated by directing some amount of oil or other hydraulic fluid into and out of the internal volume of the bellows, moving the bellows between the first position, i.e. the compressed state, and the second position, then is in a stretched state. In operation, the pressure of the hydraulic fluids in the internal volume of the bellows will be the same as in the hydraulic fracturing fluid (ie, the pumped medium) in the pressure chamber outside the bellows. The fluid or medium to be pumped, such as the fracturing fluid, is located below the bellows in a gap formed between the outer side of the bellows and the inner surface of the pressure chamber housing.
Устройство передачи давления и устройство распределения жидкости с повышением давления двойного действия не имеют скользящих поверхностей, контактирующих с перекачиваемой жидкостью. Таким образом, срок службы деталей увеличивается, поскольку отсутствуют уязвимые детали, находящиеся в скользящем контакте с какой-либо абразивной перекачиваемой жидкостью.The pressure transfer device and the double acting pressurizing liquid distribution device do not have sliding surfaces in contact with the pumped liquid. In this way, the service life of the parts is increased as there are no vulnerable parts in sliding contact with any abrasive pumped liquid.
Кроме того, изобретение относится к комплекту для перекачки больших объемов текучих сред с частицами при высоких давлениях, содержащему по меньшей мере два прицепа, причем каждый прицеп содержит по меньшей мере одну систему, раскрытую выше.In addition, the invention relates to a set for pumping large volumes of fluids with particles at high pressures, containing at least two trailers, each trailer contains at least one system disclosed above.
Система управления, которая может быть выполнена на основе компьютера, дополнительно обеспечивает возможность использования множества параллельных насосных систем, действующих как одна за счет их соединения посредством полевой шины. Это может быть сделано путем расположения насосных систем в параллель и использования системы управления для асинхронной работы отдельных насосных систем. Это минимизирует риск рыскающих колебаний вследствие интерференции.The control system, which may be computer-based, further enables the use of a plurality of parallel pumping systems acting as one by connecting them via a field bus. This can be done by arranging the pumping systems in parallel and using the control system to operate the individual pumping systems asynchronously. This minimizes the risk of yaw oscillations due to interference.
Кроме того, изобретение относится к применению устройства передачи давления, раскрытого выше, раскрытой выше системы, или раскрытого выше комплекта при добыче или производстве углеводородов.In addition, the invention relates to the use of a pressure transmission device as disclosed above, a system as disclosed above, or a kit as disclosed above in the extraction or production of hydrocarbons.
Кроме того, изобретение относится к применению устройства передачи давления, раскрытого выше, раскрытой выше системы, или раскрытого выше комплекта в операциях гидравлического разрыва.In addition, the invention relates to the use of the pressure transmission device disclosed above, the system disclosed above, or the kit disclosed above in hydraulic fracturing operations.
Кроме того, изобретение относится к применению устройства передачи давления, раскрытого выше, раскрытой выше системы, или раскрытого выше комплекта в любой из следующих операций: тампонаж и закрытие, бурение скважин, заканчивание или стимуляция, цементирование, кислотная обработка, циркуляция азота.In addition, the invention relates to the use of the pressure transmission device disclosed above, the system disclosed above, or the kit disclosed above, in any of the following operations: plugging and shut-in, well drilling, completion or stimulation, cementing, acidizing, nitrogen circulation.
Система может управляться электромеханической системой управления. Входные данные для управления насосом могут включать в себя одно или более из следующего:The system can be controlled by an electromechanical control system. The pump control input may include one or more of the following:
- датчики давления в гидравлической системе низкого давления (чистое масло) и линии подачи суспензии/бурового раствора- pressure sensors in the low pressure hydraulic system (clean oil) and slurry/mud supply lines
- датчики положения в устройстве двойного действия для увеличения напора жидкости гидроразрыва, включая положение поршня/плунжера и положение сильфона- position sensors in the double acting device to increase the head of the fracturing fluid, including the position of the piston / plunger and the position of the bellows
- температурные датчики в замкнутом объеме гидравлического контура и гидросистеме низкого давления- temperature sensors in the closed volume of the hydraulic circuit and low pressure hydraulic system
- человеко-машинный интерфейс (HMI, Human Machine Interface) для ввода желаемых значений потока, мощности, объема, подачи- human-machine interface (HMI, Human Machine Interface) for entering the desired values of flow, power, volume, flow
- данные скважины (значения давления, потока, пульсаций)- well data (values of pressure, flow, pulsations)
- состояние фильтра, уровень масла- filter condition, oil level
Устройство передачи давления (через устройство распределения жидкости с повышением давления двойного действия) управляется посредством подачи изменяемых команд на основе входных данных гидравлическим насосным агрегатам, например, двунаправленным осевым поршневым насосам.The pressure transmission device (via a double-acting pressurizing fluid distribution device) is controlled by issuing variable commands based on input data to hydraulic pumping units, such as bi-directional axial piston pumps.
В целом, изобретение и электромеханическая система управления, которая может образовывать часть изобретения, могут иметь преимущества по сравнению с известными решениями, включая:In general, the invention and the electromechanical control system that may form part of the invention may have advantages over known solutions, including:
- Переменные давление, мощность и поток; поскольку условия задачи по перекачиванию могут изменяться, система способна адаптироваться к конкретным условиям. Например, если давление увеличивается, система способна автоматически регулировать поток до максимально допустимой выходной мощности. Если задано давление, то система электромеханического управления способна изменять поток для поддержания этого давления. Если задан поток, то электромеханическая система управления способна изменять давление и мощность вплоть до ограничений системы. Можно также комбинировать управляющие параметры.- Variable pressure, power and flow; since the conditions of the pumping task can change, the system is able to adapt to specific conditions. For example, if the pressure increases, the system is able to automatically adjust the flow to the maximum allowable power output. Given a given pressure, the electromechanical control system is able to vary the flow to maintain that pressure. Given flow, the electromechanical control system is capable of varying pressure and power up to system limits. You can also combine control parameters.
- Возможность неполного хода; когда система выводится из эксплуатации без предварительного вымывания осадка/суспензии, происходит седиментация. Чтобы избежать засорения, система способна ''повторно взмучивать'' перекачиваемую среду посредством пульсации.- Possibility of incomplete stroke; when the system is taken out of service without first washing out the sludge/slurry, sedimentation occurs. To avoid clogging, the system is able to ''re-suspend'' the pumped medium by means of pulsation.
- Плавное изменение; идеальное плавное изменение для системы изменяется в зависимости от давления и потока.- Smooth change; The ideal smooth change for a system varies with pressure and flow.
- Плавное включение/выключение; система способна постепенно увеличивать поток для того, чтобы предотвратить пики давления при включении/выключении насосной системы.- Smooth on / off; the system is able to gradually increase the flow in order to prevent pressure peaks when turning on/off the pumping system.
- Синхронизация множества агрегатов; причем ''комплекс гидроразрыва'' (комплекс ГРП) включает в себя несколько агрегатов, осуществляющих перекачивание одновременно. Это приводит к ситуациям, в которых колебания давления в системе иногда совпадают по частоте с гармоническими колебаниями трубопровода, вызывая повреждения и потенциально опасные ситуации (рыскающие колебания, описанные выше). Посредством синхронизации блоков и, таким образом, управления выходной частотой колебаний, эту проблему устраняют. Это также позволяет отдельным агрегатам увеличивать или уменьшать скорости подачи в зависимости от ограничений по перегреву системы без изменения рабочих характеристик всей системы.- Synchronization of multiple units; moreover, the ''fracturing complex'' (fracturing complex) includes several units that pump simultaneously. This leads to situations in which pressure fluctuations in the system sometimes coincide in frequency with the harmonic vibrations of the pipeline, causing damage and potentially dangerous situations (the yaw oscillations described above). By synchronizing the blocks and thus controlling the output oscillation frequency, this problem is eliminated. It also allows individual units to increase or decrease feed rates depending on system superheat limits without changing overall system performance.
- Работа устройств передачи давления с перекрытием для достижения стабильного ламинарного потока перекачиваемой среды (например, текучей среды гидроразрыва) вниз в скважину. Например, если каждая система содержит четыре устройства передачи давления, соединенных попарно с двумя устройствами распределения жидкости с повышением давления двойного действия. Это позволяет создать систему с асинхронным приводом, которая может обеспечивать практически свободный от пульсаций поток (ламинарный поток).- Operation of pressure transmission devices with overlap to achieve a stable laminar flow of the pumped medium (eg, fracturing fluid) down into the well. For example, if each system contains four pressure transfer devices connected in pairs with two double acting pressurizing liquid distribution devices. This makes it possible to create an asynchronous drive system that can provide a practically pulsation-free flow (laminar flow).
- Сглаживание пульсаций; в случае использования гибридного ''комплекса гидроразрыва'' с комбинацией обычных насосных систем и устройства и систем передачи давления в соответствии с настоящим изобретением возможно противодействовать пульсациям, генерируемым обычными насосными системами, посредством пульсаций устройства и системы передачи давления в соответствии с настоящим изобретением в противоположной фазе.- Smoothing pulsations; in the case of using a hybrid ''fracturing system'' with a combination of conventional pumping systems and a pressure transmission device and systems according to the present invention, it is possible to counteract the pulsations generated by conventional pumping systems by pulsing the pressure transmission device and system according to the present invention in opposite phase .
- Отсутствие минимального расхода; гидравлические насосные агрегаты, например, двунаправленный аксиально-поршневой насос, функционируют как привод с бесступенчатым регулированием (IVT, infinite variable drive) и может, таким образом, бесступенчато изменять скорости подачи от нуля до максимума.- No minimum flow; Hydraulic pump units, such as the bi-directional axial piston pump, function as an infinite variable drive (IVT) and can thus change the flow rates steplessly from zero to maximum.
- Электромеханическая система управления обеспечивает возможность прямого привода устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия от гидравлического насосного агрегата, например, двунаправленного аксиально-поршневого насоса. Это обеспечивает более быстрое время отклика и меньшее падение давления в системе в целом, повышение эффективности и уменьшение генерации тепла в системе.- An electromechanical control system allows direct drive of a double-acting pressurizing liquid distributor from a hydraulic pump unit, such as a bi-directional axial piston pump. This provides faster response times and less pressure drop across the overall system, improving efficiency and reducing heat generation in the system.
- Достигается полное управление растяжением и втягиванием сильфонов по всему ходу. Это дает возможность обнаружения неисправностей, внутренних утечек и исключает повреждение сильфона, не допуская выхода его за пределы заданных рабочих параметров.- Complete control over the expansion and retraction of the bellows throughout the stroke is achieved. This makes it possible to detect faults, internal leaks, and eliminate damage to the bellows by preventing it from exceeding the specified operating parameters.
В описании и в формуле изобретения для перекачиваемой жидкости использованы различные термины. Этот термин следует понимать как жидкость в напорной полости снаружи сильфона, например, гидравлическую текучую среду для гидроразрыва, текучую среду для гидравлического разрыва, текучую среду для гидроразрыва или гидрофракционирования, или буровой раствор, текучую среду для стимулирования скважин, кислоту, цементный раствор и т.д.Various terms are used in the description and in the claims for the pumped liquid. This term should be understood as the fluid in the pressure chamber outside the bellows, e.g., hydraulic fracturing fluid, fracturing fluid, fracturing or hydrofractionation fluid, or drilling fluid, stimulation fluid, acid, cement slurry, etc. d.
Кроме того, различные термины использованы для положения устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия или положения штока или поршня в устройстве распределения жидкости с повышением давления двойного действия. Их следует понимать как положение штока или поршня относительно внешней оболочки устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия.In addition, different terms are used for the position of a double acting pressurizing liquid distributor or the position of a rod or piston in a double acting pressurizing liquid dispenser. They should be understood as the position of the rod or piston relative to the outer shell of the double acting pressurizing liquid distribution device.
Эти и другие характеристики изобретения будут очевидны из нижеследующего описания предпочтительного варианта осуществления, приведенного в качестве не ограничивающего примера со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:These and other characteristics of the invention will be apparent from the following description of a preferred embodiment, given by way of non-limiting example with reference to the accompanying drawings, in which:
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На фиг. 1 показана рабочая компоновка устройства передачи давления и соответствующей системы в соответствии с настоящим изобретением;In FIG. 1 shows the working arrangement of a pressure transmission device and related system in accordance with the present invention;
На фиг. 2 более подробно показано устройство распределения жидкости с повышением давления двойного действия, используемое в сочетании с устройством передачи давления согласно настоящему изобретению;In FIG. 2 shows in more detail a double-acting pressurizing liquid distribution device used in conjunction with a pressure transmission device according to the present invention;
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
На фиг. 1 показан общий вид рабочей компоновки устройства передачи давления и соответствующей системы в соответствии с настоящим изобретением. Раскрыто устройство передачи давления для стимулирования скважины, специально предназначенное для перекачивания текучих сред очень высокого давления (500 бар и выше) при высоких расходах (например, 1000 литров/мин или более для конкретной системы, раскрытой на фиг. 1), таких как буровые растворы, содержащие большие количества абразивных частиц. На фиг. 1 показаны две идентичных компоновки, имеющие общее устройство 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия, где элементы компоновки на левой стороне обозначены одним апострофом ('), а элементы в идентичной компоновке на правой стороне обозначены двойным апострофом ('').In FIG. 1 shows a general view of the working arrangement of the pressure transmission device and related system in accordance with the present invention. Disclosed is a pressure transmission device for well stimulation specifically designed for pumping very high pressure fluids (500 bar and above) at high flow rates (e.g., 1000 liters/min or more for the particular system disclosed in FIG. 1), such as drilling fluids. containing large amounts of abrasive particles. In FIG. 1 shows two identical arrangements having a common double-acting
На фиг. 2 более подробно показано устройство 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия, используемое вместе с устройством передачи давления 1', 1''. Показано устройство 1'' передачи давления для перекачки текучей среды при давлении выше 500 бар, содержащее корпус напорной камеры и соединительный канал 3', 3'', причем соединительный канал 3', 3'' выполнен с возможностью соединения с устройством 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия с помощью средств соединения по текучей среде в виде первого канала 26', 26'' клапана и второго канала 27', 27'' клапана, и, возможно, с помощью клапана 16', 16'' системы маслообеспечения. Корпус напорной камеры содержит напорную полость 4', 4'' и первый канал 5', 5'', соединяющий напорную полость 4', 4'' со скважиной через систему 13 управления потоком. Первый канал 5', 5'' действует как вход и/или выход для перекачиваемой текучей среды или жидкости. Кроме того, показан сильфон 6', 6'', расположенный внутри напорной полости 4', 4'', в котором внутренний объем 7', 7'' сильфона 6', 6'' сообщается по текучей среде с соединительным каналом 3', 3'', а внутренний объем 7', 7'' разделен по текучей среде от напорной полости 4', 4''. Площадь поперечного сечения по длине L', L'' напорной полости, измеряемой в продольном направлении между соединительным каналом 3', 3'' и первым каналом 5', 5'', изменяется. Сильфон 6', 6'' выполнен с возможностью перемещения по существу в продольном направлении, которое на чертеже совпадает с центральной осью С', С'' напорной полости 1', 1''.In FIG. 2 shows in more detail a double-acting pressurizing
Устройство 1', 1'' передачи давления содержит сильфон, для простоты приведенный в виде герметичного сильфона 6', 6'' с гидроприводом, содержащего внутреннюю направляющую 9', 9'' и датчик 12', 12'' положения сильфона с индуктивным стержнем 43', 43'', выполненным с возможностью определения положения магнита 10', 10''. Магнит 10', 10'' может быть жестко соединен с направляющей 9', 9''. Направляющая 9', 9'' направляется, в свою очередь, сама в корпусе напорной камеры, например, вдоль продольного выступа соединительного канала 3', 3''. В описанном примере направляющая 9', 9'' соединена с нижним концом сильфона 6', 6'' с одного торца и направляется в корпусе напорной камеры на верхнем торце. Направляющая 9', 9'' и, следовательно, магнит 10', 10'' следуют за движением сильфона 6', 6''. Датчик 12', 12'' положения сильфона, например, измерительный стержень 43', 43'', может содержать средство для обнаружения и определения положения магнита 10', 10'' (и, таким образом, направляющей 9', 9'' и сильфона 6', 6''), например, посредством индуктивного определения положения магнита. Хотя в описании раскрыто, что магнит 10', 10'' соединен с направляющей 9', 9'', которая перемещается относительно неподвижного измерительного стержня 43', 43'', магнит 10', 10'' может быть размещен неподвижно и, например, направляющая 9', 9'' может быть выполнена с возможностью индуктивного определения положения. Кроме того, могут быть использованы другие датчики, отличные от линейного датчика положения, описанного выше, при условии, что они способны отслеживать точное положение сильфона 6', 6''.The pressure transmission device 1' , 1'' comprises a bellows, for simplicity shown in the form of a hydraulically sealed bellows 6', 6'', containing an internal guide 9', 9'' and a bellows position sensor 12', 12'' with an inductive rod 43', 43'', configured to determine the position of the magnet 10', 10''. The magnet 10', 10'' can be rigidly connected to the guide 9', 9''. The guide 9', 9'' is guided in turn by itself in the pressure chamber body, for example along the longitudinal protrusion of the connecting channel 3', 3''. In the example described, the guide 9', 9'' is connected to the lower end of the bellows 6', 6'' at one end and is guided in the pressure chamber body at the upper end. The guide 9', 9'' and therefore the magnet 10', 10'' follow the movement of the bellows 6', 6''. A bellows position sensor 12', 12'', such as a measuring rod 43', 43'', may comprise means for detecting and determining the position of the magnet 10', 10'' (and thus the guide 9', 9'' and bellows 6', 6''), for example by inductively detecting the position of the magnet. Although the description discloses that the magnet 10', 10'' is connected to a guide 9', 9'', which moves relative to the fixed measuring rod 43', 43'', the magnet 10', 10'' can be fixed and, for example , the guide 9', 9'' can be configured for inductive position detection. In addition, other sensors than the linear encoder described above may be used, provided they are able to track the exact position of the bellows 6', 6''.
Сильфон 6', 6'' размещен в напорной полости 4', 4'' с заданным зазором с внутренней поверхностью корпуса напорной камеры. Управляющую текучую среду направляют во внутренней объем 7', 7'' сильфона 6', 6'' и из него через соединительный канал 3', 3'' в верхней части напорной камеры 4', 4'' (то есть в верхней части корпуса напорной камеры). Сильфон 6', 6'' жестко присоединен в верхней части напорной полости 4', 4'' к внутренней поверхности корпуса напорной камеры с помощью средств, известных специалистам в данной области техники. Соединительный канал 3', 3'' связан с устройством 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия и, возможно, с клапаном 16', 16'' системы маслообеспечения.The bellows 6', 6'' is placed in the pressure cavity 4', 4'' with a given gap with the inner surface of the pressure chamber housing. The control fluid is directed into and out of the inner volume 7', 7'' of the bellows 6', 6'' through the connecting channel 3', 3'' in the upper part of the pressure chamber 4', 4'' (i.e. in the upper part of the housing pressure chamber). The bellows 6', 6'' is rigidly attached in the upper part of the pressure chamber 4', 4'' to the inner surface of the pressure chamber housing by means known to those skilled in the art. The connecting passage 3', 3'' is connected to a double-acting pressurizing
Устройство 1', 1'' передачи давления может дополнительно содержать вентиляционное отверстие (не показано) для выпуска воздуха из перекачиваемой текучей среды. Вентиляционное отверстие для воздуха может быть любым вентиляционным отверстием, выполненным с возможностью выпуска или вентилирования избыточного воздуха из закрытой системы, таким, как любые подходящие клапаны (заслонки) и тому подобное.The pressure transmission device 1', 1'' may further comprise an air vent (not shown) for venting air from the pumped fluid. The air vent can be any vent capable of venting or venting excess air from a closed system, such as any suitable valves (flaps) and the like.
Прокачиваемая среда, например текучая среда гидроразрыва с частицами, входит в напорную полость 4', 4'' и выходит из нее через первый канал 5', 5'' на днище напорной полости 4', 4'' (то есть в корпусе камеры давления). Первый канал 5', 5'' сообщается с устройством 13 регулирования потока, таким как блок клапанов. Устройство 13 регулирования потока более подробно раскрыто ниже.The fluid to be pumped, such as fracturing fluid with particles, enters and exits the pressure chamber 4', 4'' through the first channel 5', 5'' on the bottom of the pressure chamber 4', 4'' (i.e., in the pressure chamber housing ). The first channel 5', 5'' communicates with a
Приводимая устройством 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия напорная полость 4', 4'' в сочетании с сильфоном 6', 6'' перекачивает текучую среду путем втягивания и растяжения сильфона 6', 6'' между его минимальным и максимальным заданным ограничением. Удержание сильфона в пределах этого минимального и максимального предварительно определенного ограничения увеличивает срок службы сильфона. Для того чтобы обеспечить работу сильфонов 6', 6'' в пределах заданного ограничения, это движение отслеживается датчиком 12', 12'' положения сильфона. Динамическое перемещение сильфона за пределы этих минимальных и максимальных заданных ограничений может сильно уменьшить срок службы сильфона. Без этого контроля сильфон 6', 6'' с течением времени в результате внутренней утечки, главным образом в устройстве 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия будет перенапряжен либо вследствие чрезмерного растяжения (в конечном счете происходит столкновение с напорной полостью 4', 4'') или чрезмерного сжатия (втягивания), в результате которых частицы в текучей среде деформируют или пробивают сильфон 6', 6'' или создают перепад давления. Центральная направляющая система 9', 9'', показанная упрощенно направляющей 9', 9'', обеспечивает линейное втягивание и растяжение сильфона 6', 6'', гарантируя, что сильфон 6', 6'' не соударяется с боковыми стенками напорной полости 4', 4'', и в то же время обеспечивает точные показания положения от датчика 12', 12'' положения сильфона. Таким образом, напорная полость 4', 4'' специально предназначена для выдерживания высоких давлений и циклических нагрузок и в то же время гарантирует предотвращение накопления осадка. Заданное расстояние между наружной частью сильфона 6', 6'' и внутренним размером корпуса напорной камеры обеспечивает уравновешивание внутреннего давления сильфона 6'', 6'' и давления перекачиваемой среды в напорной полости 4', 4''.Driven by the double acting pressurizing
Эта напорная полость рассчитана на то, чтобы переносить циклические нагрузки, воздействию которых подвергается эта система, и для размещения сильфона и системы позиционирования сильфона. Соединительный канал 3', 3'' представляет собой сквозное цилиндрическое отверстие, образованной посредством механической обработки и хонингования в основном материале ''тела'' напорной полости 4', 4'', и является частью направляющей системы 9', 9'', подобно конструкции цилиндра и поршня. Напорная полость 4'', 4'' предпочтительно имеет такую форму, чтобы предотвратить концентрации напряжений. Внутренняя направляющая система 9', 9'' сильфона обеспечивает линейное перемещение сильфона 6', 6'' без необходимости внешней направляющей.This pressure chamber is designed to withstand the cyclic loads to which this system is subjected and to accommodate the bellows and the bellows positioning system. The connecting channel 3', 3'' is a through cylindrical hole formed by machining and honing in the base material of the ''body'' of the pressure cavity 4', 4'', and is part of the guide system 9', 9'', like cylinder and piston designs. The pressure cavity 4'', 4'' is preferably shaped to prevent stress concentrations. The internal guide system 9', 9'' of the bellows provides linear movement of the bellows 6', 6'' without the need for an external guide.
Первый канал 5', 5'' днища в напорной полости 4', 4'' имеет такую форму, чтобы предотвратить накопление осадка за счет наклона или сужения напорной полости 4', 4'' в направлении первого канала 5', 5''. Следовательно, предотвращается накопление осадка, потому что отложения или частицы перекачиваемой жидкости текут естественным образом, то есть под действием силы тяжести, из напорной полости 4'', 4'', проходя через первый канал 5', 5''. Без этой наклонной или конической формы накопление осадка может привести к проблемам во время запуска устройства передачи давления, или отложения могут накапливаться и, в конечном счете, окружать нижние части наружной части сильфона 6', 6''.The first channel 5', 5'' of the bottom in the pressure cavity 4', 4'' is shaped to prevent the accumulation of sediment by tilting or narrowing the pressure cavity 4', 4'' in the direction of the first channel 5', 5''. Therefore, the accumulation of sediment is prevented because the sediment or particles of the pumped liquid flow naturally, that is, under the influence of gravity, from the pressure cavity 4'', 4'', passing through the first channel 5', 5''. Without this slanted or conical shape, sediment accumulation may lead to problems during start-up of the pressure transfer device, or deposits may accumulate and eventually surround the lower portions of the outer portion of the bellows 6', 6''.
Устройство распределения жидкости с повышением давления двойного действия 2, повышающее давление, содержит полый цилиндр с продольным выступом, при этом цилиндр содержит первую часть и вторую часть, имеющие первую площадь а1 перпендикулярного поперечного сечения, и третью часть, имеющую вторую площадь а2 перпендикулярного поперечного сечения, отличную от первой площади а1 перпендикулярного поперечного сечения. Устройство распределения жидкости с повышением давления двойного действия содержит шток, установленный с возможностью перемещения подобно поршню внутри цилиндра. Шток имеет площадь поперечного сечения, соответствующую площади а1 первого поперечного сечения, и образует вторую поршневую область 31', 31'', и при этом шток при расположении внутри полого цилиндра образует первую плунжерную камеру 17' и вторую плунжерную камеру 17'' в первой и второй частях. Шток дополнительно содержит выступающую часть 30, имеющую площадь поперечного сечения, соответствующую второй площади а2 перпендикулярного поперечного сечения, и выступающую часть, определяющую первую площадь 30', 30'' поршня и первую внешнюю камеру 44' и вторую внешнюю камеру 44'' в третьей части. Часть штока, образующая первую и вторую плунжерные камеры 17', 17'', по меньшей мере на части ее длины, выполнена с первой выемкой 40'', сообщающейся по давлению с первой плунжерной камерой 17', и второй выемкой 40'', сообщающейся по давлению со второй плунжерной камерой 17''.The double-acting pressurizing
Первая плунжерная камера 17' содержит первый плунжерный канал 18', который сообщается с внутренним объемом 7' сильфона 6'', в качестве варианта, через первый клапан 16' системы маслообеспечения. Аналогично, вторая плунжерная камера 17'' содержит второй плунжерный канал 18'', который сообщается с внутренним объемом 7'' сильфона 6'', в качестве варианта, через второй клапан 16'' системы маслообеспечения. Объемы внутри первой и второй плунжерных камер 17', 17'' изменяют с помощью выдвижения и втягивания штока 19 из соответствующих первой и второй плунжерных камер 17', 17'' или в них. Шток 19 может содержать датчик 21 положения устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия. Первое и второе уплотнения 22', 22'' могут быть расположены между выступающей частью 30 штока и первой плунжерной камерой 17' и второй плунжерной камерой 17'', соответственно. Указанные первое и второе уплотнения 22', 22'' могут вентилироваться и охлаждаться отдельной или общей системой 23', 23'' смазки.The first plunger chamber 17' includes a first plunger passage 18' which communicates with the internal volume 7' of the bellows 6'', optionally via a first oil supply valve 16'. Similarly, the second plunger chamber 17'' comprises a second plunger passage 18'' which communicates with the internal volume 7'' of the bellows 6'', optionally via a second oil supply valve 16''. The volumes within the first and second plunger chambers 17', 17'' are changed by extending and retracting the
Шток 19 приводится в движение назад и вперед, обеспечивая поочередную подачу текучей среды под давлением, такой как масло или другая подходящая гидравлическая текучая среда, в первый впускной/выпускной канал 24' и из второго впускного/выпускного канала 24'', и наоборот, в противоположном направлении. Первый и второй впускные/выпускные каналы 24', 24'' сообщаются с гидравлическим насосным агрегатом 11.
Первый и второй клапаны 16', 16'' системы маслообеспечения расположены между сильфоном 6', 6'' и устройством 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия и приведены для простоты в виде двух трехходовых клапанов, которые могут содержать первый и второй исполнительные механизмы 25', 25'', приводящие первый и второй трехходовые клапаны, соответственно. Компоновка первого и второго клапанов 16', 16'' системы маслообеспечения и их соединение с различными устройствами Г, 1'' передачи давления являются идентичными. Таким образом, в дальнейшем будет описана более подробно система с левой стороны, т.е. система, соединенная с первым каналом 18' плунжера. Клапан 16' системы маслообеспечения, показанный на чертежах для простоты в качестве трехходового клапана, содержит три канала, включающих в себя первый канал 26' клапана, сообщающийся с первым каналом 18' плунжера, второй канал 27' клапана, сообщающийся с соединительным каналом 3' устройства передачи давления и третий канал 28' клапана, сообщающийся с масляным резервуаром 29'. Аналогично, со ссылкой на устройство 1'' передачи давления с правой стороны, клапан 16'' системы маслообеспечения, сообщающийся со вторым каналом 18'' плунжера, содержит три канала, включая первый канал 26'' клапана, сообщающийся со вторым каналом 18'' плунжера, второй канал 27'' клапана, сообщающийся с соединительным каналом 3' устройства 1'' передачи давления, и третий канал 28'' клапана, сообщающийся с масляным резервуаром 29''.The first and second valves 16', 16'' of the oil supply system are located between the bellows 6', 6'' and the double-acting
Гидравлический насосный агрегат 11 может содержать двунаправленные аксиально-поршневые насосы, которые управляются данными положения от обоих датчиков 12', 12'' положения сильфонов и датчика 21 положения устройства 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия и, возможно, в соответствии с входными данными от человеко-машинного интерфейса (HMI) и/или системы управления. Гидравлический насосный агрегат 11 может приводиться в действие, например, двигателем, таким как любые стандартные двигатели, используемые в соответствующих областях техники.The
Узел 13 регулирования потока, например блок клапанов, может представлять собой общий узел регулирования потока для идентичных систем с левой стороны и с правой стороны чертежа. По отношению к системе с левой стороны узел 13 регулирования потока может содержать насосный канал 36', сообщающийся с первым каналом 5'' устройства 1' передачи давления, впускной канал 35', сообщающийся с перекачиваемой жидкостью через впускной коллектор 14 узла 13 регулирования потока, и выпускной канал 37', сообщающийся с выпускным коллектором 15 узла 13 регулирования потока. Для обеспечения возможности переключения и работы с различными входами и выходами, узел регулирования потока может содержать подающий клапан 38', содержащий обратный клапан, обеспечивающий подачу рабочей текучей среды, когда давление во впускном коллекторе 14 больше, чем давление в напорной полости 4', и меньше, чем давление в выпускном клапане 39'. Впускной коллектор 14 сообщается с питающим насосом и смесителем. Смеситель приготавливает перекачиваемую жидкость, и питающий насос обеспечивает давление во впускном коллекторе 14 и распределяет указанную смесь текучей среды в устройства 1', 1'' передачи давления (напорные полости 4', 4''). Смеситель обычно смешивает перекачиваемую жидкость с частицами, такими как песок и расклинивающие агенты. Такой питающий насос и смеситель известны специалистам в данной области техники и не будут описаны более подробно в настоящей заявке.A
Аналогично, для системы с правой стороны чертежа, узел 13 регулирования потока может содержать насосный канал 36'', сообщающийся с первым каналом 5'' устройства передачи давления 1'', впускной канал 35'', сообщающийся с перекачиваемой жидкостью через впускной коллектор 14, и выпускной канал 37'', сообщающийся с выпускным коллектором 15. Кроме того, для обеспечения возможности переключения и работы с различными входами и выходами, узел регулирования потока может содержать подающий клапан 38'', содержащий обратный клапан, обеспечивающий возможность подачи рабочей текучей среды, когда давление во впускном коллекторе 14 больше, чем давление в напорной полости 4'', и выпускной клапан 39'', обеспечивающий возможность выпуска текучей среды в выпускной коллектор 15, когда давление в напорной полости 4'' выше, чем давление в выпускном коллекторе 15, для перекачки текучих сред при высоких давлениях и расходах, например, в скважину.Similarly, for the system on the right side of the drawing, the
Узел 13 регулирования потока распределяет перекачиваемую жидкость между впускным коллектором 14, напорной полостью 4', 4'' и выпускным коллектором 15 с использованием двух обратных клапанов, одного для впуска и одного для выпуска, и впускного/выпускного канала, расположенного между ними. Впускной клапан 38', 38'', расположенный между впускным каналом 35', 35'' и каналом 36', 36'' насоса, позволяет текучей среде заполнять напорную полость 4', 4'', когда сильфон 6', 6'' втягивают, т.е. перекачиваемая жидкость обеспечивает давление снизу, способствуя втягиванию/сжатию сильфона 6', 6''. Вспомогательное давление жидкости в устройстве передачи давления во впускном коллекторе 14, как правило, находится в интервале 3-10 бар при наполнении напорной полости 4', 4'' и приготовлении к следующей порции среды высокого давления, закачиваемой в скважину. Когда сильфон 6', 6'' начинает растягиваться (т.е. текучая среда под давлением наполняет внутренний объем 7', 7'' сильфона 6', 6''), впускной клапан 38', 38'' закрывается, как только давление достигает питающего давления во впускном коллекторе 14, тем самым заставляя выпускной клапан 39', 39'' открыться, выпуская содержимое напорной полости 4', 4'' через выпускной канал 37', 37'' и в выпускной коллектор 15. Это происходит последовательно, соответственно, в компоновке на левой стороне чертежа и на правой стороне чертежа.The
В гидравлическом насосном агрегате 11 используются двунаправленные аксиально-поршневые насосы, выполненные в обычном для области техники замкнутом объеме гидравлического контура, называемые также аксиально-поршневыми насосами с наклонной шайбой. Насосы с наклонной шайбой содержат вращающийся набор цилиндров, содержащих поршни. Поршни соединены с наклонной шайбой посредством шарового шарнира и прижаты к неподвижной наклонной шайбе, которая расположена под углом к цилиндру. Поршни всасывают жидкость в течение половины оборота и выталкивают жидкость в течение другой половины. Чем больше наклон, тем дальше перемещаются поршни насоса, и тем больше текучей среды они перекачивают. Такие насосы имеют переменную производительность и могут переключаться между созданием давления в первом впускном/выпускном канале 24' и втором впускном/выпускном канале 24'', таким образом, непосредственно управляя устройством (устройствами) 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия.The
Клапан 16', 16'' системы маслообеспечения упрощенно представлен в виде трехходового клапана. Однако могут быть использованы другие компоновки, такие как набор двух или более клапанов. Клапан системы маслообеспечения управляется системой управления, которая может определять, правильный ли объем гидравлической текучей среды циркулирует между внутренним объемом 7', 7'' сильфона 6', 6'' и первой и второй плунжерными камерами 17' 17'', с использованием датчиков положения в сильфоне и в устройстве распределения жидкости с повышением давления двойного действия. В то же время это позволяет системе заменять масло в этом замкнутом объеме гидравлического контура, если температура масла достигает рабочих пределов. Это осуществляется путем изолирования второго канала 27', 27'' клапана от устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия и открытия сообщения между первым каналом 26', 26'' клапана и третьим каналом 28', 28'' клапана, тем самым обеспечивая возможность позиционирования поршня 30 или штока 19 устройства 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия в зависимости от положения сильфона 6', 6''. Система управления, управляющая клапанами 16', 16'' системы маслообеспечения, отслеживает положение сильфона 6', 6'' по отношению к положению плунжера 19 и добавляет или отводит масло из системы, когда система достигает предела максимального отклонения. Это происходит предпочтительно автоматически посредством остановки сильфона 6', 6'' в определенном положении и, соответственно, обеспечения возможности плунжера 19 вернуться в “положение сильфона”. Положение сильфона плунжера 19 обычно соответствует положению, в котором объемы первой плунжерной камеры 17' и второй плунжерной камеры 17'' одинаковы, что в большинстве ситуаций является положением, в котором сильфон 6', 6'' находится в среднем положении. Таким образом, плунжер 19 предпочтительно позиционируют относительно фактического положения сильфона 6', 6''.The oil supply valve 16', 16'' is simplistically represented as a three-way valve. However, other arrangements may be used, such as a set of two or more valves. The oil supply valve is controlled by a control system that can determine if the correct volume of hydraulic fluid is circulating between the internal volume 7', 7'' of the bellows 6', 6'' and the first and second plunger chambers 17' 17'' using position sensors in the bellows and in the double acting pressurizing liquid distributor. At the same time, it allows the system to change the oil in this closed volume of the hydraulic circuit if the oil temperature reaches operating limits. This is done by isolating the second valve port 27', 27'' from the double-acting pressurizing fluid distributor and opening communication between the first valve port 26', 26'' and the third valve port 28', 28'', thereby allowing positioning of the
Устройство 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия может управляться, например, регулированием подачи потока, например, от гидравлического насосного агрегата 11 через первый впускной/выпускной канал 24' и второй впускной/выпускной канал 24''. Выступающая часть 30 содержит первый конец (т.е. первую площадь 30'' поршня), сообщающийся по текучей среде с первым впускным/выпускным каналом 24', и второй конец (т.е. первую площадь 30'' поршня), сообщающийся по текучей среде со вторым впускным/выпускным каналом 24''. Шток 19 дополнительно определяет вторую площадь 31', 31'' поршня, которая меньше, чем первая площадь 30', 30'' поршня. Шток 19, разделяющий первую и вторую плунжерные камеры 17', 17'', задействован для изменения объемов первой и второй плунжерных камер 17', 17'' путем выдвижения и втягивания штока 19 в/из первой и второй плунжерных камер 17', 17'', соответственно. Шток 19 является частично полым и содержит первую выемку 40' и вторую выемку 40''. Первая и вторая выемки 40', 40'' отделены друг от друга. Таким образом, текучая среда не может протекать между первым и вторым углублениями 40', 40''. Первая выемка 40' сообщается по текучей среде с первой плунжерной камерой 17', а вторая выемка 40'' сообщается по текучей среде со второй плунжерной камерой 17''.The double acting pressurizing
Функция устройства 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия состоит в том, чтобы гарантировать, что фиксированный объем гидравлической текучей среды, например масла, заполняет/вытекает из сильфонов 6', 6''. В то же время он действует как усилитель давления (усилитель давления или напорный усилитель). В проиллюстрированном устройстве 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия давление увеличивается за счет большей первой площади 30', 30'' поршня, чем вторая площадь ЗГ поршня в первой плунжерной камере 17' и вторая площадь 31'' поршня во второй плунжерной камере 17'', соответственно. Отношение между первой площадью 30', 30'' поршня и второй площадью 31', 31'' поршня фиксировано и зависит от того, насколько отличаются первая и вторая площади поршня. Таким образом, фиксированное давление в первой или второй внешней камерах 44', 44'' обеспечивает фиксированное давление, усиленное разностью давлений первой и второй площадей поршней. Впрочем, входное давление может быть изменено, чтобы получить различное давление на выходе, но отношение является фиксированным. Усиление давления является важным для того, чтобы обеспечить возможность перекачивания текучих сред сильно выше максимального нормального диапазона давлений в промышленных гидравлических насосных агрегатах 11, которые приводят в действие систему, и регулируется для достижения наиболее подходящих требуемых в промышленности давлений.The function of the double acting pressurizing
Устройство 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия может содержать датчик 21 положения устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия, который непрерывно взаимодействует с общей системой управления, которая может приводить в действие клапаны 16', 16'' системы маслообеспечения для пополнения или слива гидравлической текучей среды из замкнутого объема гидравлического контура на основании входного сигнала от датчика 21 положения устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия в устройстве 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия, и датчика положения сильфона 12', 12''. На чертежах датчик 21 положения устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия расположен между штоком 19 и внутренними стенками первой или второй плунжерной камеры 17', 17'', так что датчик 21 положения устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия способен непрерывно отслеживать положение штока 19 и передавать сигналы системе управления, сравнивающей положение сильфона 6', 6'' и поршня или штока 19 в устройстве 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия. Однако датчик 21 положения устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия может быть установлен и в других местах, в том числе снаружи устройство 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия, при условии, что он может отслеживать положение штока 19. По существу, любая утечка или переполнение гидравлической текучей среды в любой из первой или второй плунжерных камер 17', 17'' может быть обнаружена и устранена (например, с использованием клапана 16', 16'' системы маслообеспечения для возврата штока в положение нулевого отклонения в соответствии с положением сильфона, как описано выше).The double acting pressurizing
Экстремальным давлениям подвергаются, в частности, первая и вторая плунжерные камеры 17', 17''. Все переходы имеют такую форму, чтобы избежать концентрации напряжений. Шток 19 в устройстве распределения жидкости с повышением давления двойного действия предпочтительно представляет собой полый шток для компенсации раздувания оболочки (оболочка = наружные стенки устройства 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия) во время цикла давления. Предпочтительно, чтобы раздувание полого стержня было немного меньшим, чем раздувание оболочки, для предотвращения превышения допустимых пределов какого-либо экструзионного зазора между полым штоком и оболочкой. Если этот зазор слишком велик, то возникает утечка через первое и второе уплотнения 22', 22'', что приводит к неравным объемам гидравлических текучих сред в первой и второй плунжерных камерах 17', 17''. Толщину оболочки и стенок полого штока, т.е. стенок, окружающих первую и вторую выемки 40', 40'', выбирают таким образом, что они деформируются аналогично/одинаково в радиальном направлении, и что первое и второе уплотнения 22', 22'' защищены, что обеспечивает длительный срок службы первого и второго уплотнений 22', 22''.In particular, the first and second plunger chambers 17', 17'' are subjected to extreme pressures. All transitions are shaped to avoid stress concentration. The
Система управления имеет три основных функции. Первая основная функция системы управления заключается в управлении выходными характеристиками устройства 1', 1'' передачи давления: устройство 1', 1'' передачи давления способно обеспечивать поток на основе ряда параметров, таких как: поток, давление, мощность или их комбинации. Кроме того, если используются два устройства 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия, устройство 1', 1'' передачи давления может подавать без пульсаций поток до 50% от максимального теоретического расхода, посредством работы двух устройств 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия с перекрытием, таким образом, что одно из них работает вместо другого (плавно увеличиваясь до двойной скорости), когда другое достигает точки перемены направления движения. Таким образом обеспечивается малый расход при высоких давлениях и высокий расход при пониженном давлении, во всех вариантах осуществления с практически ламинарным потоком. Это достигается за счет избыточной производительности гидравлического насосного агрегата 11. По мере увеличения расхода уменьшается возможность работы с перекрытием, поэтому увеличивается количество пульсаций. Гидравлический насосный агрегат 11 с переменной производительностью в сочетании с датчиками давления и датчиком 12', 12'' положения сильфона и датчиком 21 положения устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия являются ключевыми для обеспечения гибкости системы. Система управления, которая может быть выполнена на основе компьютера, дополнительно обеспечивает возможность использования множества параллельных насосных систем, действующих как одна за счет их соединения посредством полевой шины. Это может быть сделано путем расположения насосных систем в параллель и использования системы управления для асинхронной работы отдельных насосных систем. Это минимизирует риск рыскающих колебаний вследствие интерференции.The control system has three main functions. The first main function of the control system is to control the output characteristics of the pressure transfer device 1', 1'': the pressure transfer device 1', 1'' is capable of providing flow based on a number of parameters such as: flow, pressure, power, or combinations thereof. In addition, if two double-acting pressurizing
Вторая основная функция системы управления состоит в том, чтобы обеспечить полное управление движением сильфона 6', 6'' по всем циклам по отношении к устройству 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия. Это актуально при закрытии/посадке клапанов в узле 13 регулирования потока (например, во впускном канале 35', 35'', канале 36', 36'' насоса, выпускном канале 37', 37'', впускном клапане 38', 38'', выпускном клапане 39', 39''), поскольку существует комбинация факторов, которые должны присутствовать синхронно для того, чтобы эта система функционировала с такими экстремальными давлениями и расходами. Что касается пружины, то для сильфона 6', 6'' важно работать в пределах проектных параметров, то есть не растягиваться или сжиматься чрезмерно для увеличения срока службы.The second main function of the control system is to provide full control of the movement of the bellows 6', 6'' in all cycles with respect to the double acting pressurizing
Третья основная функция системы управления связана с клапаном 16', 16'' системы маслообеспечения системы управления, который действует, когда система управления определяет разность между положениями устройства 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия и сильфона 6', 6'', или определяет, что температура находится вне заданных пределов. Устройство 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия имеет, в целом, такие же преимущества и недостатки, как и гидравлический цилиндр, оно является надежным и точным, но оно имеет некоторую степень внутренней утечки по первому и второму уплотнениям 22', 22'', которая со временем накапливается в качестве коэффициента добавления или уменьшения в замкнутом объеме гидравлического контура между первой и второй плунжерными камерами 17', 17'' и внутренним объемом 7', 7'' сильфона 6', 6''. Чтобы решить эти проблемы, как сильфон 6', 6'', так и устройство 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия оснащены датчиками положения 12', 12'', 21, которые непрерывно отслеживают положение этих узлов для того, чтобы обеспечить их синхронизацию в соответствии с заложенной программой управления. С течением времени внутренняя утечка системы накапливается, и когда отклонение положения между сильфоном 6', 6'' и устройством 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия достигает максимально допустимого предела, первый и/или второй клапаны 16', 16'' системы маслообеспечения добавляют или отбирают необходимый объем для возвращения системы к синхронизации (и регулирования, предпочтительно, автоматически, по отношению к известному положению сильфона 6', 6''). Кроме того, может возникнуть проблема, заключающаяся в том, что жидкость в замкнутом объеме гидравлического контура между устройством 1', 1'' передачи давления и устройством 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия выделяет тепло за счет трения при протекании туда и обратно. Кроме того, первое и второе уплотнения 22'', 22'' в устройстве 2 распределения жидкости с повышением давления двойного действия также выделяют тепло, которое рассеивается в жидкости (например, масле) в замкнутом объеме гидравлического контура. Эта проблема может быть решена с использованием той же системы, что и для компенсации внутренней утечки. Гидравлический объем замкнутого контура может быть заменен клапаном 16', 16'' системы маслообеспечения.The third main function of the control system is associated with the valve 16', 16'' of the oil supply system of the control system, which operates when the control system determines the difference between the positions of the double-acting
Таким образом, по меньшей мере одна из целей изобретения достигнута в изобретении как раскрыто на чертежах, т.е. устройство передачи давления и система для гидроразрыва могут работать при высоких давлениях с большим объемным расходом.Thus, at least one of the objects of the invention is achieved in the invention as disclosed in the drawings, i. the pressure transfer device and the fracturing system can operate at high pressures with high volume flow.
В предшествующем описании различные аспекты изобретения раскрыты со ссылкой на иллюстративные варианты осуществления изобретения. Для целей объяснения были изложены системы и конфигурации, которые обеспечивают полное понимание системы и ее действия. Однако это описание не должно рассматриваться в ограничивающем смысле. Различные модификации и вариации иллюстративных вариантов осуществления, также как и другие варианты осуществления системы, которые очевидны специалистам в данной области техники, к которой относится раскрытый предмет изобретения, считаются находящимися в пределах объема настоящего изобретения.In the foregoing description, various aspects of the invention are disclosed with reference to illustrative embodiments of the invention. For purposes of explanation, systems and configurations have been outlined that provide a complete understanding of the system and its operation. However, this description is not to be taken in a limiting sense. Various modifications and variations of the illustrative embodiments, as well as other embodiments of the system that are obvious to those skilled in the art to which the disclosed subject matter pertains, are considered to be within the scope of the present invention.
Список ссылочных обозначенийList of reference designations
Claims (23)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20171099 | 2017-07-04 | ||
NO20171099A NO20171099A1 (en) | 2017-07-04 | 2017-07-04 | Pressure transfer device and associated system, fleet and use, for pumping high volumes of fluids with particles at high pressures |
PCT/EP2018/067209 WO2019007768A1 (en) | 2017-07-04 | 2018-06-27 | Pressure transfer device and associated system, fleet and use, for pumping high volumes of fluids with particles at high pressures |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020102351A RU2020102351A (en) | 2021-08-04 |
RU2020102351A3 RU2020102351A3 (en) | 2021-11-03 |
RU2771655C2 true RU2771655C2 (en) | 2022-05-11 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU534583A1 (en) * | 1974-07-22 | 1976-11-05 | Специальное Проектно-Конструкторское Бюро Всесоюзного Объединения "Союзнефтеавтоматика" | Hydro or pneumatic pump |
SU1416750A1 (en) * | 1986-12-29 | 1988-08-15 | Украинский Государственный Институт По Проектированию Металлургических Заводов | Positive-displacement pump |
US4981418A (en) * | 1989-07-25 | 1991-01-01 | Osmonics, Inc. | Internally pressurized bellows pump |
US8636484B2 (en) * | 2009-01-09 | 2014-01-28 | Tom M. Simmons | Bellows plungers having one or more helically extending features, pumps including such bellows plungers, and related methods |
RU2636949C1 (en) * | 2016-11-30 | 2017-11-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Bellow-type dosing pump-flow rate controller |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU534583A1 (en) * | 1974-07-22 | 1976-11-05 | Специальное Проектно-Конструкторское Бюро Всесоюзного Объединения "Союзнефтеавтоматика" | Hydro or pneumatic pump |
SU1416750A1 (en) * | 1986-12-29 | 1988-08-15 | Украинский Государственный Институт По Проектированию Металлургических Заводов | Positive-displacement pump |
US4981418A (en) * | 1989-07-25 | 1991-01-01 | Osmonics, Inc. | Internally pressurized bellows pump |
US8636484B2 (en) * | 2009-01-09 | 2014-01-28 | Tom M. Simmons | Bellows plungers having one or more helically extending features, pumps including such bellows plungers, and related methods |
RU2636949C1 (en) * | 2016-11-30 | 2017-11-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Bellow-type dosing pump-flow rate controller |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111065816B (en) | Pressure transfer device for pumping a bulk fluid with particles at high pressure and related system, vehicle fleet and use | |
RU2764143C2 (en) | Double-acting liquid separation device with increased pressure, system, complex and application of device | |
RU2767251C2 (en) | Method of controlling the operating range of the pump bellows, the corresponding system and their application | |
US11009016B2 (en) | Double acting positive displacement fluid pump | |
US10988999B2 (en) | Fluid exchange devices and related controls, systems, and methods | |
RU2771655C2 (en) | Pressure transfer device and system related to it, complex and application for pumping large volumes of fluids with particles at high pressures | |
BR112020000137B1 (en) | METHOD, SYSTEM AND USE OF CONTROLLING THE WORKING RANGE OF A PUMP BELLOWS | |
BR112020000126B1 (en) | PRESSURE TRANSFER DEVICE AND ASSOCIATED SYSTEM, FLEET AND USE, FOR PUMPING HIGH VOLUMES OF FLUIDS WITH PARTICLES AT HIGH PRESSURE | |
BR112020000128B1 (en) | DOUBLE ACTING PRESSURE BOOST LIQUID SPLITTING DEVICE, SYSTEM, FLEET AND USE |