用于快速泵排量配置的系统、设备和方法技术方案

一种用于改变泵排量配置的系统，其包括提供低压流体给泵的搅拌机。所述泵包括动力端和流体端，其中所述流体端包括许多柱塞。所述系统包括将所述动力端与可选择的所述柱塞的子集耦合的致动器。所述系统还包括根据工作泵送速率、工作泵送压力和/或流体端故障事件指示器选择所述柱塞的子集的控制器。所述控制器还命令所述致动器将所选择的所述柱塞的子集耦合至所述动力端。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本部分的陈述仅提供与本公开内容相关的背景信息且不可构成现有技术。
通常涉及正排量泵且更具体但不唯一地涉及高压正排量泵。使用具有若干泵缸的正排量泵的操作不时遇到高压情况、泵送系统内的一个或多个泵的故障或另外执行在相同泵送操作内需要一系列流体速率及压力的泵送操作。在本领域中改变泵的排量包括使用具有多级变速的泵、对需要泵的大规模拆卸的泵执行操作，及/或在高压泵送操作期间使人员暴露于处理铁或其它流体管道。在某些情况下，包括油田泵送应用，在泵送操作期间长时间停止泵送可能对泵送操作的成功不利。所以，在此领域需要进一步的技术开发。专利技术概要一个实施方案是用于在泵送期间快速改变特定泵排量的独特方法。其它实施方案包括将泵流体端的部分与泵动力端快速连接或分离的独特方法、系统和设备。应从下文描述和附图中了解其它实施方案、形式、目的、特征、优点、方面和好处。 附图简述图I是用于快速泵排量配置的系统的示意图。图2是用于将短杆耦合至柱塞的致动器的示意图。图3是用于将短杆耦合至柱塞的另一致动器的示意图。图4A是用于将短杆耦合至柱塞的另一致动器的示意图。图4B是耦合至柱塞接合齿的齿状物的示意图，所述柱塞接合齿耦合至短杆。图4C是耦合至旋转超过耦合至短杆的齿状物的柱塞的齿状物的示意图。图4D是耦合至柱塞的齿状物的示意图，所述柱塞用耦合至短杆的齿状物锁定。图5A是处于接合位置的用于将短杆耦合至柱塞的另一致动器的示意图。图5B是处于脱离位置的用于将短杆耦合至柱塞的致动器的示意图。图6A是处于接合位置的用于在将短杆耦合至柱塞的另一致动器的侧视图的示意图。图6B是处于接合位置的用于将短杆耦合至柱塞的致动器的透视图的示意图。图6C是处于脱离位置的用于将短杆耦合至柱塞的致动器的侧视图的示意图。图6D是处于脱离位置的用于将短杆耦合至柱塞的致动器的透视图的示意图。具体实施例方式为了促进对本专利技术的原理的理解，现参考图中所示的实施方案并且将使用特定语言描述所述实施方案。但是，应了解不由此旨在限制本专利技术的范围，本文中涵盖如与本专利技术相关的本领域技术人员通常能够想到的、所说明的实施方案的任意变更和进一步修改以及如其中所说明的本专利技术的原理的任意其它应用。参考附图说明图1，系统100包括提供低压流体到泵104的搅拌机102。如本文中所使用的低压流体是在被泵加压前位于泵的低压侧上的流体。低压流体可通过搅拌机102或其它输送装置加压并且可具有明显大于环境压力的压力。低压流体输送装置的非限制性实施例包括离心泵和重力给料装置。泵104包括动力端106和具有许多柱塞110的流体端108。动力端106可以是本领域中已知的任意泵动力机构或机构组合，至少包括从另一装置(例如，从动力输出轴)接收动力的内燃机、液压系统、电气系统和/或机械系统。流体端108接收低压流体并且提供加压流体。流体端108包括本领域已知的活塞、泵缸、柱塞110和/或其它正向加压装置。系统100包括将动力端耦合至可选择的柱塞110子集的致动器112。可选择的子集包括从零柱塞110 (即，动力端从流体端上分离)到所有柱塞110的任意数量的柱塞110。示例性流体端108包括第一组柱塞IlOa和第 二组柱塞IlOb且当运行任一组柱塞110a、IlOb时，流体端108运行为三级泵且当运行两组柱塞IlOaUlOb时运行为六级流体端。在图I所示的位置中，第一组柱塞IlOa耦合至动力端106且第二组柱塞IlOb从动力端106脱离。第二组柱塞IlOb例如通过偏压构件(弹簧等)从动力端回缩或(例如，通过接合凹口的销，未示出)机械固持使得短杆114的循环不会对第二组柱塞IlOb产生影响。在示例性实施方案中，第一组三个柱塞IlOa包括第一特定排量(例如，针对动力端106的每次旋转由柱塞IlOa输送的流体量)和第二组三个柱塞IlOb包括第二特定排量。在某些实施方案中，系统100还包括针对泵排量的快速配置执行某些操作的控制器116。在某些实施方案中，控制器形成包括具有存储器、处理和通信硬件的一个或多个计算装置的处理子系统的一部分。控制器116可以是单个装置或分布装置且控制器的功能可通过硬件或软件执行。控制器116的某些操作可由操作者手动执行或通过开关、杠杆及其它输入提供为至控制器116的操作者输入。控制器116的某些操作可通过计算机响应提供在计算机可读介质上的指令而执行。控制器116根据工作泵送速率、工作泵送压力和/或流体端故障事件指示器选择柱塞110的子集。例如，工作泵送速率和/或工作泵送压力可由操作者根据工作设计提供给控制器116，且控制器116响应工作泵送速率和压力选择柱塞110的子集。柱塞110可以是不同大小，例如第一组柱塞IlOa可以是较低速率较高压力应用中所使用的较小柱塞且第二组柱塞IlOb可以是较高速率较高压力应用中所使用的较大柱塞。控制器116通过本领域已知的任意方法确定工作泵送速率和/或压力，包括至少根据传感器、存储在计算机可读介质上的软件值、由开关或电子输入提供的值、提供在数据链路上的值和/或提供作为诸如泵送速率命令或最大压力限制的输入的值探测速率和压力。在所提供的实施例中，控制器116选择第一组柱塞110a、第二组柱塞IlOb或两组柱塞110a、110b。从将流体平稳输送出泵104的角度来看需要利用三柱塞的组。但是，控制器116可选择任意数量的柱塞110。例如，在工作压力和动力端106的可用动力需要时，选择单个柱塞110。控制器116可在选择柱塞110前执行本领域已知的任意成本或效益分析，包括确定如果泵104完全无法用于输送流体，是否会发生工作故障；确定响应名义外泵送条件而发生的空化程度或压力脉动；确定任意用户重写值(例如，用户命令指示控制器116在任意情况下输送流体或若三柱塞110组无法使用，那么停止泵送)。在某些实施方案中，控制器116可响应侦测到的特定柱塞110或与特定柱塞110相关的流体端108的相关阀门(未示出)或其它组件的故障条件而取消特定柱塞的选择。控制器116还响应所选择的柱塞110子集提供致动命令。在某些实施方案中，致动命令是将所选择的柱塞110稱合至动力纟而106并将未选择的柱塞110从动力纟而106解奉禹的致动器112的直接控制(例如，液压、电、气动或数据链路命令)。致动命令可以是本领域中已知的用于实现致动器112的适当移动的任意致动命令，至少包括操作者可见的指示操作者应将哪个柱塞110耦合至动力端106或从动力端106解耦的显示值。在某些实施方案中，致动命令可通过基于泵送速率的预定值提供，例如存储在泵附近、根据将由泵104提供的泵送速率指示应将哪个柱塞110耦合及解耦的书面表格。存储在与泵104相关的计算机可读介质上的书面表格和/或任意数据可根据泵104的条件更新一例如根据目前安装在泵104上的柱塞110的大小。控制器116还根据所确定的事件选择柱塞子集。所确定的事件包括本领域中已知的受特定排量影响的任意事件(即，针对动力端106-例如，动力端的机轴118的每次旋转从泵中输送的流体量)。示例性所确定的事件包括过压事件、高压事件、低压事件、泵故障事件、柱塞故障事件、维修事件、泵启动事件、空化事件、搅拌机故障事件和/或低压流体输送故障事件。高压事件包括系统100中高于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.26 US 12/732,2651.一种方法，其包括 以泵的动力端的旋转从具有第一多个柱塞的正排量泵泵送第一排量的流体； 将所述第一多个柱塞改变为第二多个柱塞；和 以所述泵的所述动力端的旋转从具有所述第二多个柱塞的所述正排量泵泵送第二排量的所述流体。2.根据权利要求I所述的方法，其中所述改变包括从一组三个柱塞转换为第二组三个柱塞O3.根据权利要求I所述的方法，其中所述改变包括添加一组三个柱塞或从所述第一多个柱塞中减去一组三个柱塞之一。4.根据权利要求I所述的方法，其还包括确定泵送压力已增大超过阈值及响应所述泵送压力增大超过所述阈值而执行所述改变。5.根据权利要求I所述的方法，其中所述变化远程执行。6.根据权利要求I所述的方法，其中所述泵还包括具有第一特定排量的第一组柱塞和具有第二特定排量的第二组柱塞。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述改变还包括选择所述第一组柱塞、所述第二组柱塞和两组柱塞之一。8.根据权利要求I所述的方法，其还包括用所述第一多个柱塞在泵送操作进行时启动所述泵，及在所述泵启动后将柱塞数量增加为所述第二多个柱塞。9.根据权利要求I所述的方法，其中所述改变包括小于选自由五秒、十秒、三十秒和六十秒组成的改变时间值的时间的改变时间值。10.根据权利要求I所述的方法，其中所述改变在不停止所述泵的泵送操作的情况下执行。11.根据权利要求I所述的方法，其还包括提供压力脉冲给井下装置。12.根据权利要求I所述的方法，其还包括在所述改变之后将所述第一多个柱塞固持在相距所述动力端的最回缩位置上。13.—种设备,其包括 泵，其具有动力端和包括多个柱塞的流体端； 致动器，其被构造成将所述动力端与可选择数量的所述柱塞耦合； 控制器，其被构造成根据工作泵送速率和工作泵送压力的至少一个选择所述柱塞的数量，并且响应所选择数量的所述柱塞提供致动命令。14.根据权利要求13所述的设备，其中所述泵包括两组三个柱塞，且其中所述可选择数量的所述柱塞包括第一组三个柱塞、第二组三个柱塞和两组三个柱塞。15.根据权利要求13所述的设备，其中所述控制器还被构造成根据选自由过压事件、高压事件、低压事件、泵故障事件、柱塞故障事件、维修事件、泵启动事件、空化事件、搅拌机故障事件和低压流体输送故障事件组成的事件的事件选择所述柱塞的数量。16.根据权利要求13所述的设备，其中所述致动器包括接合槽中的滚珠和成形止动器之一的滑动套管。17.根据权利要求16所述的设备，其中所述致动器还包括接合所述滚珠、所述成形止动器和所述滑动套管的至少一个的键或位移杆之一。18.根据权利要求13所述的设备，其中所述致动器包括在第一接合位置上将夹具耦合至短杆的第一销和在第二接合位置上将所述夹具固定至所述流体端的静止部分的第二销，其中所述控制器接合所述第一销以将所述动力端耦合至所选择的柱塞并且接合所述第二销以将所述动力端从所述所选择的柱塞上解耦。19.根据权利要求13所述的设备，其中所述致动器包括短杆上选择性地接合柱塞轴上的第二多个齿状物的第一多个齿状物。20.根据权利要求19所述的设备，其还包括接合选择性地脱离所述第一多个齿状物和所述第二多个齿状物的螺旋齿轮的销。21.根据权利要求20所述的设备，其中所述销还选择性地将所述柱塞轴固持在相距所述短杆的最回缩位置上。22.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·勒格莫尔斯，R·卢哈鲁卡，
申请(专利权)人：普拉德研究及开发股份有限公司，
类型：
国别省市：