Устройство передачи давления и связанная с ним система, комплекс и применение для перекачки больших объемов текучих сред с частицами при высоких давлениях - RU2020102351A
Код документа: RU2020102351A
Формула
1. Устройство (1', 1'') передачи давления для перекачивания текучей среды с частицами при давлении выше 500 бар (50 МПа), содержащее корпус напорной камеры и по меньшей мере один соединительный канал (3', 3''), причем по меньшей мере один соединительный канал (3', 3'') выполнен с возможностью соединения с помощью средств (26', 27'; 26'', 27'') соединения по текучей среде с устройством (2) распределения жидкости с повышением давления двойного действия, причем корпус напорной камеры содержит:
- напорную полость (4', 4'') внутри корпуса напорной камеры и по меньшей мере первый канал (5', 5'') для впуска и/или выпуска текучей среды в напорную полость (4', 4''),
- сильфон (6', 6''), определяющий внутренний объем (7', 7'') внутри напорной полости (4', 4''), причем внутренний объем (7', 7'') сильфона сообщается по текучей среде с соединительным каналом (3', 3''), так что управляющая текучая среда 15 в виде гидравлической текучей среды под давлением от устройства (2) распределения жидкости с повышением давления двойного действия может поступать во внутренний объем (7', 7'') сильфона (6', 6'') и выходить из него,
причем напорная полость (4', 4'') имеет центральную ось с осевой длиной (L'; L''), определяемой расстоянием между соединительным каналом (3', 3'') и первым каналом (5', 5''), причем сильфон (6', 6'') выполнен с возможностью перемещения в направлении, параллельном центральной оси (С', С'') на части осевой длины (L', L'') напорной полости (4', 4''),
причем сильфон (6', 6'') содержит направляющую систему (9', 9''), содержащую направляющую (9', 9''), причем направляющая (9', 9'') соединена с нижней частью сильфона (6', 6'') и выполнена с возможностью ее направления в корпусе напорной камеры, образующем часть соединительного канала (3', 3''), причем направляющая (9', 9'') совпадает или параллельна центральной оси (С', С'') напорной полости (4', 4''), причем сильфон (6', 6'') выполнен с возможностью растягивания и втягивания в осевом продольном направлении вдоль центральной оси (С', С''), причем устройство передачи давления дополнительно содержит датчик (12', 12'') положения сильфона (6', 6''), выполненный с возможностью отслеживания положения сильфона (6', 6'').
2. Устройство (1', 1'') передачи давления по п. 1, в котором площадь поперечного сечения напорной полости (4', 4'') изменяется на протяжении по меньшей мере части осевой длины (L', L'').
3. Устройство (1', 1'') передачи давления по п. 1 или 2, в котором сильфон (6', 6'') жесткий в радиальном направлении и гибкий в осевом направлении, так что любое перемещение сильфона (6', 6'') возможно в его осевом направлении.
4. Устройство (1', 1'') передачи давления по любому из пп. 1, 2 или 3, в котором напорная полость (4', 4'') сужается в направлении первого канала (5', 5'').
5. Устройство (1', 1'') передачи давления по любому из предшествующих пунктов, в котором сильфон (6', 6'') имеет меньшее радиальное и осевое протяжение, чем внутренняя поверхность корпуса напорной полости (4', 4''), что обеспечивает образование зазора (8', 8'') между внешней окружностью сильфона (6', 6'') и внутренней окружностью напорной полости (4', 4'') во всех рабочих положениях сильфона (6', 6'').
6. Устройство (1', 1'') передачи давления по любому из предшествующих пунктов, в котором первый канал (5', 5'') расположен в нижней части напорной полости (4', 4'').
7. Устройство (1', 1'') передачи давления по любому из предшествующих пунктов, в котором напорная полость (4', 4'') имеет яйцевидную, эллиптическую, круглую, сферическую, шарообразную или овальную форму.
8. Устройство (1', 1'') передачи давления по любому из предшествующих пунктов, в котором сильфон (6', 6'') имеет форму, адаптированную к форме напорной полости (4', 4''), так что во всех рабочих положениях сильфона предотвращен его контакт с внутренней поверхностью корпуса напорной камеры.
9. Устройство (1', 1'') передачи давления по п. 7, в котором сильфон (6', 6'') имеет цилиндрическую форму, форму гармошки или форму концертины.
10. Устройство (1', 1'') передачи давления по п. 8, в котором сильфон (6', 6'') выполнен из жесткого материала.
11. Устройство (1', 1'') передачи давления по п. 8 или 9, в котором сильфон (6', 6'') выполнен так, чтобы воспрепятствовать захвату частиц между соседними складками или изгибами в сильфоне во время втягивания и растягивания сильфона (6', 6'').
12. Устройство (1', 1'') передачи давления по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее датчик (42', 42'') температуры, выполненный с возможностью отслеживания температуры управляющей текучей среды.
13. Устройство (1', 1'') передачи давления по п. 1, в котором датчик (12', 12'') положения сильфона является линейным датчиком положения.
14. Устройство (1', 1'') передачи давления по п. 13, в котором с датчиком (12', 12'') положения сильфона жестко соединено устройство (43', 43'') считывания, а с направляющей (9', 9'') жестко соединен магнит (10', 10''), причем устройство считывания представляет собой индуктивный датчик, выполненный с возможностью считывания положения магнита таким образом, что датчик (12', 12'') положения сильфона может отслеживать относительное положение магнита и, тем самым, сильфона (6', 6'') индуктивным образом.
15. Устройство (1', 1'') передачи давления по п. 14, в котором индуктивный датчик представляет собой индуктивный стержень (43', 43''), выполненный с возможностью считывания положения магнита (10', 10'').
16. Устройство (1', 1'') передачи давления по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее дополнительный герметичный сильфон внутри сильфона (6', 6'').
17. Устройство (1', 1'') передачи давления по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее внешний барьер между сильфоном (6', 6'') и внутренней поверхностью корпуса напорной камеры.
18. Система, содержащая:
устройство (1', 1'') передачи давления по любому из пп. 1-17 и
- гидравлический насосный агрегат (11), выполненный с возможностью создания давления и приведения в действие устройства (2) распределения жидкости с повышением давления двойного действия, причем устройство (2) распределения жидкости с повышением давления двойного действия выполнено с возможностью создания давления и приведения в действие устройства (1', 1'') передачи давления,
- узел (13) регулирования потока, выполненный с возможностью распределения текучей среды между входным коллектором (14), напорной полостью (4', 4'') и выпускным коллектором (15).
19. Система по п. 18, дополнительно содержащая систему управления для управления рабочим диапазоном сильфона (6', 6'') насоса и выполненная 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 растягивания сильфона, причем система управления выполнена с возможностью определения, находится ли объем гидравлической текучей среды вне заданного рабочего диапазона положений сильфона или нет, и/или отслеживания положений сильфона и устройства распределения жидкости с повышением давления двойного действия и сравнения с заданным рабочим диапазоном положений сильфона.
20. Система по п. 18 или 19, дополнительно содержащая подающий насос для подачи текучей среды с частицами в напорную полость, причем система содержит два устройства (1', 1'') передачи давления, причем устройство (2) распределения жидкости с повышением давления двойного действия выполнено с возможностью последовательного повышения давления и выпуска/снижения давления при помощи подающего насоса в двух устройствах (1', 1'') передачи давления за счет работы гидравлического насосного агрегата (11), так что повышение давления и выпуск в одном устройстве (1', 1'') передачи давления возможны во время снижения давления и напуска в другом устройстве (1', 1'') передачи давления, и наоборот.
21. Комплекс, содержащий по меньшей мере два прицепа, причем каждый из прицепов содержит по меньшей мере одну систему по любому из пп. 18, 19 или 20.
22. Применение устройства передачи давления по любому из пп. 1-17, системы по любому из пп. 18-20 или комплекса по п. 21 в любой из следующих операций: добыча или производство углеводородов, операции по гидравлическому разрыву, тампонаж и закрытие, бурение скважин, заканчивание или стимуляция, цементирование, кислотная обработка, циркуляция азота.
