提供了一种压力释放装置和具有该压力释放装置的水力压裂系统。在一种形式中，压力释放装置具有阀体，阀体具有在其入口和出口之间线性地延伸的通孔。破裂片固定在阀体中，以使其易碎的圆顶壁部分具有在阀体孔中的反向作用定位。水力压裂系统包括泵和输送线路，输送线路从泵接收加压的压裂流体并且将其输送到井。压力释放装置沿着输送线路安装。传感器检测压力释放装置下游的流体流量，压力释放装置允许当检测到下游的流体流量时停止泵。压力释放装置可以具有本体，该本体具有圆顶的破裂片和传感器。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 相关申请的交叉引用 本申请基于美国法典第35卷第119节第（e)条要求于2011年11月7日提交的 名称为〃〃、编号为61/556, 773的美国临时申请的权益，该申请 的代理人案号为9205-100791-US，其全部内容通过引用并入到本文中。
本专利技术涉及一种，尤其是涉及在水力压裂流体输送系 统中用于释放压力的破裂片装置（rupture disc device)。
技术介绍
水力压裂、或者液压破碎，是用于从地面以下深处的岩层中回收天然气、石油或者 其他化石燃料的方法。典型的水力压裂方法包括将水、沙和化学物质的加压液体混合物泵 送到表层之上井口中的多台卡车（truck)，该混合物注入到在表层之下延伸到预定深度的 井孔中。井孔包括套管，套管具有允许液体进入岩层中的穿孔区段。 由于加压液体是通过表层以下的井孔泵送，因此迫使该加压液体通过穿孔区段并 且进入到环境构造中以致使岩石破裂。液体将持续地流入这样压裂的构造中，使之产生裂 缝。在处理过程中，监控液体的压力，并且随着压裂工作进展，沙与水的比例可以增加。该 处理过程保持可行的最高压力以确保在岩石中的最大压裂。 当完成压裂过程时，压力减小，液体从井孔释放。来自混合物的沙仍然保留在由压 裂产生的裂缝中，这允许天然气或者石油流动并被回收。 因为方法的本质，将压裂流体供给井孔的流体泵和输送线路在高压下操作，例如 大约6, 000到15, 500psig。监控系统内的压力以保证系统在要求下操作。然而，压力峰值 可能在整个系统中产生，如果压力足够高可能致使管道断裂或者变弱，最终由于疲劳导致 后继的断裂。 【附图说明】 图1是具有压力释放装置的水力压裂系统的示意图； 图2A是压力释放装置的端部正视图，显示了与螺母连接的装置本体； 图2B是沿图2A的线2B-2B的剖视图，显示在装置本体中的破裂片； 图2C是另一个压力释放装置的端部正视图，其具有与螺母连接的装置本体； 图2D是沿图2C的线2D-2D的剖视图，其显示在装置本体中的破裂片； 图2E是类似于图2D的剖视图，但是其中螺母被移除； 图2F是图2B和2D的压力释放装置的破裂片的前部正视图； 图2G是沿图2F的线2G-2G的剖视图，显示了破裂片的圆顶构造； 图3是利用多台流体输送卡车的水力压裂系统的示意图； 图4A是当破裂片已经破裂时用于压力释放和检测器装置的传感器的透视图； 图4B是显示当破裂片已经破裂时压力释放和检测装置的配置和操作的示意图； 图5是图示了连接到图4A的传感器的控制器操作的流程图； 图6A是用于水力压裂系统的压力释放和检测仪器的正视图； 图6B是图6A的设备的端部正视图； 图7A是用于水力压裂系统的压力释放和检测器牵引器（detector extension apparatus)的另一种形式； 图7B是沿图7A的线7B-7B的、显示图7A的设备的剖视图； 图8是图示了压力释放和检测器牵引器的操作的流程图；和 图9A-9C是破裂片多个视图，其显示破裂片的示例性尺寸。 【具体实施方式】 参考图1，设置压力释放装置10用于释放在水力压裂或者液压破碎系统12内的 高压。压力释放装置10可以按要求沿着系统12在可能需要释放压力的不同位置连接。系 统12包括加压压裂流体源，其通常包括流体输送卡车14,卡车具有流体端16,流体端具有 用于给压裂流体加压的泵16a。卡车14的泵16a连接到输送线路18,输送线路18可以包 括连接到井20的柔性和/或刚性管18a。通常，将在泵16a和井20之间利用刚性管18a， 当低压时，可以使用柔性管道作为到泵16a的输送线路。压裂流体介质22,包括水、沙和化 学物质，在例如大约5, 500-16, OOOpsig的压力下从卡车14泵送到处于高压下的井20中以 执行压裂工作。压力释放装置10可以沿着输送线路18连接在卡车14的流体端16,或者可 以设置在卡车14的流体端16并沿着输送线路18。 在一个已知的压裂系统中，设置卸压阀，卸压阀具有在典型阀体内的破裂片。破裂 片通常由金属制造，具有在一侧被刻痕的圆顶区段。根据不同的参数，包括破裂片的厚度、 圆顶的深度和刻痕深度，破裂片将在规定的压力下破裂。破裂片放置在邻近阀入口的阀内， 以保护阀体的内部，阀入口位于工艺介质和阀体之间。破裂片包括位于阀体内的弹性密封 件，以防止在系统的正常运行过程中排放物进入环境中。破裂片是正向作用的，意味着圆顶 的凹面是朝向加压压裂流体安装的。泄压阀附接到输送线路的顶部，并且因为泄压阀使用 典型阀体，它具有90度的弯曲以便排放。 如果压力峰值在破裂片的破裂压力之上，那么破裂片将破裂，允许过压流体逃逸 到环境中。在破裂片已经破裂之后，当检测到介质释放到环境中时，系统操作员可以关闭系 统，停止压裂过程。在卸压阀内破裂的破裂片因此替换为新的破裂片，并且可以恢复工艺过 程。 然而，替换阀内的破裂片是耗费时间的，并且延缓了压裂工作。此外，已经发现，由 于系统循环在破裂片上导致张力，在一定的压裂工作中大约两周之后，正向作用的破裂片 常常遭受疲劳失效。另外，在排放过程中，在阀内的排放路径的90度弯曲产生流动阻力，并 且可能引导流动排放到不希望的区域。因此，下文中将描述包括具有破裂片30的装置10 的压力释放系统的更优选形式。 参考图2A-2F，压力释放装置10通常包括两个主要部分：装置本体24,具有入口 26和出口 28,在入口 26和出口 28之间具有线性延伸的贯通孔40 ;和破裂片30。装置本体 24可以包括入口部分26a和出口部分28a，其可以整体地形成为一体的整体构件，或者形成 为通过焊接等被刚性连接在一起的两个不同的元件或构件，如图2A和2B所示。 入口部分或者构件26a具有通常为环形的锥形构造，该构造包括圆锥形的外表面 32,用于连接到在到系统12的连接接口 36处的对应斜管管件34。该入口部分26a通过连 接器构件（例如螺母38)附接到接口 36。如所示，螺母38可以包括内螺纹，并且可以是以 锤击由壬螺母（hammer union nut)形式的两英寸1502连接器（two inchl502connector) 类型，其具有三个径向延伸的凸缘38a;然而，也可以使用其他类型和尺寸的连接器构件， 例如三英寸连接器类型。出口部分或者构件28a具有通常圆柱形的构造，其可以包括放大 的螺纹端50 (图2B)，例如是两英寸1502连接器类型。入口部分26a包括孔部分40a，而且 出口部分28a也包括孔部分40b，它们优选的是沿着中心轴线B彼此对齐，以使流过装置本 体24的介质22通常没有转向或弯曲的沿着轴线B流动，结果形成通过装置的直接的、直的 排放路径。优选地，装置10定位成使得排放路径是垂直的，但是装置10也可以具有其他定 位。孔部分40a和40b的直径可以是大约1.25英寸。装置本体24可以是金属材料，例如 不锈钢316。 如图2F和2G所示，破裂片30通常是盘状的，包括一平的、外部环形部分41和在径 向中心处的圆顶形的、中心壁部分42。圆顶壁部分42本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种压力释放装置，其用于减缓在高压流体输送系统中的过压情况，该压力释放装置包括：阀体，该阀体具有入口和出口，以及在入口和出口之间线性延伸的通孔；破裂片，该破裂片固定在阀体中；以及破裂片的易碎圆顶壁部分，该圆顶壁部分具有在阀体孔中的反向作用的定位，以使得其凸面朝向阀体的入口。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.07 US 61/556,7731. 一种压力释放装置，其用于减缓在高压流体输送系统中的过压情况，该压力释放装 置包括： 阀体，该阀体具有入口和出口，以及在入口和出口之间线性延伸的通孔； 破裂片，该破裂片固定在阀体中；以及 破裂片的易碎圆顶壁部分，该圆顶壁部分具有在阀体孔中的反向作用的定位，以使得 其凸面朝向阀体的入口。2. 根据权利要求1所述的压力释放装置，其中破裂片的圆顶壁部分具有与凸面相对的 凹面，以及 在凹面中的刻痕，该刻痕被构造成使得当预定流体压力到达凸面上时，圆顶壁部分将 以预定的方式破开。3. 根据权利要求2所述的压力释放装置，其中所述刻痕包括中心凹口以及从圆顶壁部 分中的中心凹口延伸的弯曲径向刻痕线。4. 根据权利要求1所述的压力释放装置，其中阀体包括不同的入口和出口构件，所述 破裂片具有固定在入口和出口构件之间的一平坦的、环形的部分。5. 根据权利要求4所述的压力释放装置，其中入口构件在与之相邻的破裂片的平坦 的、环形部分和圆顶壁部分的结合部分的通孔处具有倒圆角的拐角，以使倒圆角的拐角提 供用于圆顶壁部分的间隙。6. 根据权利要求1所述的压力释放装置，其中阀体和破裂片重大约6磅。7. 根据权利要求1所述的压力释放装置，其中阀体入口具有1502型连接，以使阀体被 构造成连接到高压流体线路，阀体出口具有连接结构用于被连接到将过压流体引导至远程 区域的管道，或者没有用于将过压流体排放到环境中的连接结构。8. -种水力压裂系统，该水力压裂系统包括： 至少一个泵，其用于给压裂液加压； 至少一条输送线路，其用于接收被加压的压裂流体并将被加压的压裂流体输送到井； 至少一个沿着输送管线路安装的压力释放装置，当流体达到预定压力时，该压力释放 装置可操作地允许被加压的压裂流体流过；以及 传感器，其用于检测压力释放装置下游的流体流量，以及用于当检测到下游的流体流 量时使得泵停止。9. 根据权利要求8所述的水力破裂系统，其中传感器是压力计或变换器。10. 根据权利要求8所述的水力破裂系统，其中传感器具有导电电路，该电路包括导电 膜，该导电膜被构造成使得...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·F·埃文斯，D·G·斯托克斯蒂尔，D·W·班克斯，R·F·埃文斯，D·G·斯托克斯蒂尔，
申请(专利权)人：安赛科公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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