泵流體端組件安裝系統技術方案

一種用于將泵(400)的流體端(420)安裝至泵(400)的動力端(410)的系統，所述系統包括上夾持棒(448)和夾持組件(460)，所述夾持組件適于將流體端(420)可移除地夾持至上夾持棒(448)。夾持組件(460)包括夾具棒(462)，所述夾具棒具有第一傾斜夾持面(462x)，所述第一傾斜夾持面適于在流體端(420)被可移除地夾持至上夾持棒(448)時接觸上夾持棒(448)上的對應的傾斜夾持面(448x)。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】泵流體端組件安裝系統
本公開整體上涉及往復泵，特別地，涉及用于將往復泵的流體端組件安裝至泵的動力端的系統、設備和方法。
技術介紹
在許多油田泵送應用中，比如在注水和/或地層壓裂操作期間，經常需要往復泵(比如柱塞泵等)輸送非常高的流體排放壓力。例如，在典型的地層壓裂操作中的流體排放壓力經常處于大約70-100MPa(10000-15000psi)或甚至更高的范圍內。由于往復泵通常的操作特性，泵的流體端經受高頻的周期壓力負載。在一些極端服務泵(比如上述那些用于高壓油田應用的泵)中，沿著流體端泵殼體的內表面頻繁地產生非常高的應力強度。在高應力集中區域中尤其是這樣，該高應力集中區域產生于泵殼體幾何形狀的結構不連續部位處或附近，該結構不連續部位包括穿過殼體的各種貫穿孔(比如柱塞孔、抽吸孔和排放孔、通路孔等等)的邊緣。在高量級的周期壓力(其在極端服務往復柱塞泵的高壓力脈動負載中是固有的)下，在流體端泵殼體的高應力集中區域(比如上述各種貫穿孔的邊緣)中及其周圍將經常產生疲勞裂紋。根據該疲勞裂紋的性質和程度，經常需要從工作中至少移除高壓往復泵的流體端，以便能夠修復疲勞裂紋和/或能夠更換泵殼體。當然，泵在該修復和/或更換活動期間不運行，該情形增加了鉆井操作的時間和總體成本。因此，在努力減少泵的停機時間的過程中，已經開發了用于將往復泵的流體端機械地連接至動力端的不同方法。因此，在流體端需要修復和/或維護時，泵殼體能夠與動力端斷開并且能夠利用基本相同的泵殼體單元更換，從而允許重新啟動泵的操作。圖1-圖3示出了已經用于將往復柱塞泵的流體端連接至動力端的一些現有方法。圖1是現有技術的往復泵100的部分剖開的透視圖，所述往復泵具有用于產生泵送動力的動力端110和用于以期望的排放壓力泵送流體的流體端120。動力端110大體置于框架或殼體111的內部。流體端120包括缸體或泵殼體121，多個不同的貫穿孔穿過所述泵殼體，比如柱塞孔137、抽吸孔(未示出)、排放孔117、和通路孔129。入口集管126在流體端120的抽吸側連接至泵殼體121，出口噴嘴128在流體端120的排放側連接至泵殼體121。流體端120還包括柱塞124，所述柱塞聯接至動力端110的柱塞桿或短桿114并且在泵100的操作期間在柱塞孔137內部往復運動。泵100的流體端120通過多個系桿122(例如，螺栓)連接至動力端110，每個所述系桿穿過間隔管道或間隔管112。間隔管112用于大體基于柱塞124的行程長度在流體端120和動力端110之間提供特定量的間距(standoff)。系桿122從動力端110的框架111延伸并且完全穿過泵殼體121(即，從殼體121的后側到前側)，在此被稱為“貫穿式螺栓連接”安裝構造。每個系桿122由相應的螺母123緊固，從而將流體端120固定至動力端110，其中，間隔管112定位在所述流體端和所述動力端之間。在實踐中，當采用典型的貫穿式螺栓連接安裝構造時，比如對于圖1中泵100所示出的那樣，有時可能非常難以適當地對準流體端120以及難以適當地將流體端連接至動力端110。當泵100中的柱塞124的總數量增大時，這可能進一步成為問題，因為通常存在更多的待對準和待連接的泵元件，尤其是系桿122。因此，有時可能需要幾個小時從泵的動力端110移除損壞的或有缺陷的流體端120并重新連接更換的流體端120。例如，在一些應用中，可能在任何地方都需要大約2-6小時來實施所需的流體端移除和更換活動，特別是當發生不期望的問題時。另外，在圖1所示的貫穿式螺栓連接安裝構造中，每個系桿122將用于抵抗在泵操作期間施加在流體端120上的流體靜壓端負載。因此，系桿122通常必須被施加非常高且精確的預加載水平的扭矩，以便降低與由柱塞124的往復動作所引起的泵壓力負載的高周期特性相關的疲勞效應。然而，即使在使用這樣的高預加載水平時，仍然可能發生系桿122的失效，比如出現裂紋或斷裂，從而導致額外的泵停機時間以便能夠更換失效和/或損壞的系桿122。圖2是另一現有技術的往復泵200的透視圖，該往復泵采用不同的方法將泵200的流體端220安裝至動力端210。在一些方面，泵200類似于泵100構造，也就是說，動力端210大體置于框架或殼體211的內部，流體端200包括缸體或泵殼體221。另外，入口集管226連接至泵殼體221的抽吸側，出口噴嘴228在泵殼體221的排放側連接至流體端220。流體端220還包括柱塞224，所述柱塞聯接至動力端210上的短桿224并且在泵200的操作期間在柱塞孔(未示出)內部往復運動。泵200的流體端220也通過多個系桿222連接至動力端210，每個所述系桿穿過間隔管222并且由螺母223緊固。然而，不像圖1所示的泵100的系桿122，系桿222不完全延伸通過泵殼體221。而是，系桿222借助于安裝在泵殼體221的后側上的螺栓連接的凸緣連接件230將泵200的流體端220連接至動力端210(下文一般稱為“凸緣螺栓連接”安裝構造)。如圖2所示，螺栓連接的凸緣連接件230具有大體沿著泵殼體221的整個長度延伸的上凸緣225(例如，參見下面描述的圖3)和類似構造的定位在泵柱塞224的與上凸緣225相對的一側上的下凸緣227。因此，泵200的系桿222穿過相應的上凸緣225和下凸緣227中的每個中的孔，但不穿過整個泵殼體221。圖3是另一現有技術的往復泵300的流體端320的透視圖，其更加詳細地示出了凸緣螺栓連接安裝構造。流體端320包括泵殼體321，所述泵殼體具有流體出口328，所述流體出口與流體端320的每個排放側孔317流體連通。螺栓連接凸緣連接件330安裝在泵殼體321的后側上，在圖3所示的流體端320的情況中，所述螺栓連接凸緣連接件有時通過鑄造和/或機加工形成為殼體321的一體部分。類似于流體端220的螺栓連接凸緣連接件230，螺栓連接凸緣連接件330具有上凸緣325和下凸緣327，兩者均大體沿著泵殼體321的整個長度延伸。上凸緣325具有多個螺栓孔325h；下凸緣327具有多個螺栓孔327h(在圖3中示出了一個)，該螺栓孔對應于每個螺栓孔325h。另外，每個螺栓孔325h和327h接收對應的系桿(未示出；參見圖2的系桿222)，所述系桿用于將泵300的流體端320連接至動力端(未示出)。然后，使用多個螺母緊固系桿，比如圖2所示的螺母223。一般來說，圖2和圖3所示的凸緣螺栓連接安裝構造具有與對于圖1所示的貫穿式螺栓連接安裝構造所描述的相同的對準、組裝和操作問題中的至少一些。例如，系桿(比如圖2所示的系桿222)通常必須被施加非常精確的高預加載水平的扭矩，以便降低與泵壓力負載的周期特性相關的疲勞效應。然而，由于在凸緣螺栓連接安裝構造中使用的系桿往往比在貫穿式螺栓連接安裝構造中使用的系桿更多，所以在凸緣螺栓連接安裝構造中使用的系桿的直徑有時更小。在此類情況中，所需的扭矩水平可以更加容易地達到，從而漸增地降低了將流體端組裝至動力端所需要的時間量。另一方面，在典型的凸緣螺栓連接安裝構造中使用的上凸緣和下凸緣通常經受高程度的周期彎曲應力，這至少部分地歸因于由往復運動的柱塞所引起的作用在流體端上的流體靜壓端負載的壓力脈動以及在泵操作期間加載上凸緣和本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于將泵(400)的流體端(420)安裝至所述泵(400)的動力端(410)的系統，所述系統包括：上夾持棒(448)；和適于將所述流體端(420)可移除地夾持至所述上夾持棒(448)的夾持組件(460)，所述夾持組件(460)包括具有第一傾斜夾持面(462x)的夾具棒(462)，所述第一傾斜夾持面適于在所述流體端(420)被可移除地夾持至所述上夾持棒(448)時接觸所述上夾持棒(448)上的對應的傾斜夾持面(448x)。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種用于將泵(400)的流體端(420)安裝至所述泵(400)的動力端(410)的系統，所述系統包括：上夾持棒(448)；和適于將所述流體端(420)可移除地夾持至所述上夾持棒(448)的夾持組件(460)，所述夾持組件(460)包括具有第一傾斜夾持面(462x)的夾具棒(462)，所述第一傾斜夾持面適于在所述流體端(420)被可移除地夾持至所述上夾持棒(448)時接觸所述上夾持棒(448)上的對應的傾斜夾持面(448x)。2.如權利要求1所述的系統，還包括具有傾斜夾持面(450t)的下夾持軌(450)，所述下夾持軌的所述傾斜夾持面適于在所述流體端(420)被可移除地夾持至所述上夾持棒(448)時接觸所述流體端(420)的下夾持唇部(427)上的對應的傾斜夾持面(427t)。3.如權利要求2所述的系統，其中，所述上夾持棒(448)具有前夾持面(448v)，所述上夾持棒的所述前夾持面適于接觸所述流體端(420)的上夾持唇部(425)上的前夾持面(425v)，并且所述下夾持軌(450)具有前夾持面(450v)，所述下夾持軌的所述前夾持面適于在所述流體端(420)被可移除地夾持至所述上夾持棒(448)時接觸所述下夾持唇部(427)上的前夾持面(427v)。4.如權利要求2所述的系統，其中，所述上夾持棒(448)和所述下夾持軌(450)包括間隔框架(440)，所述間隔框架適于在所述流體端(420)被可移除地夾持至所述上夾持棒(448)時被定位在所述流體端(420)與所述動力端(410)之間。5.如權利要求4所述的系統，其中，所述間隔框架(440)適于可移除地附接至所述動力端(410)。6.如權利要求5所示的系統，還包括多個系桿(422)，所述多個系桿適于將所述間隔框架(440)可移除地附接至所述動力端(410)。7.如權利要求6所述的系統，其中，所述間隔框架(440)還包括多個間隔管(412)，所述多個間隔管定位在所述上夾持棒(448)與所述動力端(410)之間以及定位在所述下夾持軌(450)與所述動力端(410)之間，所述多個間隔管(412)中的每個間隔管適于接收所述多個系桿(422)中的對應的一個系桿，以便將所述間隔框架(440)可移除地附接至所述動力端(410)。8.如權利要求1所述的系統，其中，所述夾持組件(460)還包括多個緊固件(464)，所述多個緊固件適于將所述夾具棒(462)可移除地附接至所述上夾持棒(448)，當將所述夾具棒(462)可移除地附接至所述上夾持棒(448)的所述多個緊固件(464)被緊固至預定預負載時，所述夾具棒(462)上的所述第一傾斜夾持面(462x)適于滑動地接合所述上夾持棒(448)上的所述對應的傾斜夾持面(448x)，并且所述夾具棒(462)上的第二傾斜夾持面(462t)適于滑動地接合所述流體端(420)的上夾持唇部(425)上的對應的傾斜夾持面(425t)。9.如權利要求1所述的系統，其中，所述夾具棒(462)上的第二傾斜夾持面(462t)適于在所述流體端(420)被可移除地夾持至所述上夾持棒(448)時接觸所述流體端(420)的上夾持唇部(425)上的對應的傾斜夾持面(425t)。10.如權利要求9所述的系統，其中，所述上夾持棒(448)上的前夾持面(448v)適于在所述流體端(420)被可移除地附接至所述上夾持棒(448)時接觸所述上夾持唇部(425)上的前夾持面(425v)。11.如權利要求10所述的系統，其中，所述上夾持棒(448)上的所述傾斜夾持面(448x)相對于所述上夾持棒(448)上的所述前夾持面(448v)以第一銳角(448y)定向，并且所述上夾持唇部(425)上的所述傾斜夾持面(425t)相對于所述上夾持唇部(425)上的所述前夾持面(425v)以第二銳角(425a)定向。12.如權利要求11所述的系統，其中，所述第一銳角(448y)和所述第二銳角(425a)在大約20°-30°的范圍內。13.如權利要求2所述的系統，其中，所述下夾持軌(450)具有前夾持面(450v)，所述下夾持軌的所述前夾持面適于在所述流體端(420)被可移除地夾持至所述上夾持棒(448)時接觸所述流體端(420)的所述下夾持唇部(427)上的前夾持面(427v)。14.如權利要求13所述的系統，其中，所述下夾持軌(450)上的所述傾斜夾持面(450t)相對于所述下夾持軌(450)上的所述前夾持面(450v)以第一銳角(450a)定向，并且所述下夾持唇部(427)上的所述傾斜夾持面(427t)相對于所述下夾持唇部(427)上的所述前夾持面(427v)以第二銳角(427a)定向，所述第一銳角(450a)與所述第二銳角(427a)基本相同。15.如權利要求14所述的系統，其中，所述第一銳角(450a)和所述第二銳角(427a)在大約20°-30°的范圍內。16.如權利要求13所述的系統，其中，所述下夾持軌(450)包括底部夾持面(450b)，所述底部夾持面定位在所述下夾持軌(450)的所述前夾持面(450v)與所述下夾持軌的所述傾斜夾持面(450t)之間，所述底部夾持面(450b)適于在所述流體端(420)被可移除地夾持至所述間隔框架(440)時被使得與突出元件(427p)的接觸面(427c)相接觸，所述突出元件從所述下夾持唇部(427)延伸。17.如權利要求16所述的系統，其中，所述突出元件(427p)是主動止擋突出元件，所述主動止擋突出元件適于在所述流體端(420)被可移除地夾持至所述間隔框架(440)時控制施加在所述流體端(420)上的夾持預負載。18.一種泵組件(400)，所述泵組件包括：流體端組件(420)，所述流體端組件適于泵送流體，所述流體端組件(420)包括上夾持唇部(425)和下夾持唇部(427)；動力端組件(410)，所述動力端組件適于產生泵送動力，以便驅動所述流體端組件(420)；聯接至所述動力端組件(410)的上夾持棒(448)和下夾持軌(450)；和夾持組件(460)，所述夾持組件將所述流體端組件(420)的所述上夾持唇部(425)可移除地夾持至所述上夾持棒(448)以及將所述流體端組件(420)的所述下夾持唇部(427)可移除地夾持至所述下夾持軌(450)。19.如權利要求18所述的泵組件(400)，其中，所述夾持組件(460)包括夾具棒(462)和多個緊固件(464)，所述多個緊固件將所述夾具棒(462)可移除地附接至所述上夾持棒(448)。20.如權利要求19所述的泵組件(400)，其中，所述上夾持唇部(425)具有傾斜夾持面(425t)，所述上夾...

【專利技術屬性】
技術研發人員：J·D·莫雷勒，
申請(專利權)人：FMC技術股份有限公司，
類型：發明
國別省市：美國,US