[发明专利]泵、应用在泵中的组件及打开组件的方法

说明书

本发明公开了一种泵，所述泵包括：壳体(141)，所述壳体具有腔(142)，所述腔具有入口阀(143)；和升压设备(144)，所述升压设备用于升高所述腔(142)中的流体压力；和排放阀(145)，所述排放阀(145)包括阀头(160)和阀座(167)，所述阀头能够在打开位置和闭合位置之间移动，其中，所述泵还包括布置在增压缸体(183)中的增压活塞(182)，所述增压活塞(182)具有暴露于低压区域(189)的第一面(191)和暴露于所述腔(142)中的流体压力内的第二面(194)，所述增压活塞(182)和所述增压缸体(183)中的至少一个能够相对于另一个移动，以将打开力增添到所述排放阀(145)。泵优选地为用于使得钻井泥浆循环通过井孔中的钻柱的泥浆泵或者可以是将水泥泵送到井孔中的水泥泵。本发明还公开了用于促进打开阀的方法，所述阀包括阀头(160)和阀座(167)，阀头(160)能够从位于阀座(167)上的闭合位置移动预定距离至位于阀座远侧的完全打开位置，并且该方法包括将力沿着预定距离的小部分增添到阀头(160)的步骤。

技术领域

本发明涉及一种泵、用于泵的阀组件和用于促进打开泵中的阀的方法。本发明特别但是并不排他地涉及一种泥浆泵、水泥泵和用于促进打开泥浆泵或者水泥泵中的排放阀的方法。

背景技术

在构造油井或者气井期间在钻出井孔的过程中，钻头布置在钻柱的端部上，所述钻柱旋转以穿透地层而钻出井孔。被称为“钻井泥浆”的钻井流体被泵送通过钻柱而抵达钻头以润滑钻头。钻井泥浆还用于将由钻头产生的钻屑以及将其它固体通过位于钻柱和井孔之间的环空运送到地面。严密控制钻井泥浆的密度，以抑制井孔塌陷以及确保最优地实施钻井。钻井泥浆的密度影响钻头的进尺速度。通过调节钻井泥浆的密度，进尺速度在发生井孔塌陷的可能危害条件下发生变化。钻井泥浆还可以运送用于密封井孔的多孔段的堵漏材料。还可以根据钻过的地层岩层的类型调节钻井泥浆的酸性。钻井泥浆本身包含昂贵的合成水或者油基润滑剂，并且因此通常回收以及重新使用用过的钻井泥浆，但是这本身需要从钻井泥浆中移除固体。这通过处理返回的钻井泥浆来实现。返回的钻井泥浆从位于井顶部处的井口流经流动管路。该处理的第一部分是将固体从含固体的钻井泥浆中分离出。这至少部分地通过使得返回的钻井泥浆继续流至振动分离器的筛以从返回的钻井泥浆中筛分出大的固体来实现。筛过的钻井泥浆流入到在用泥浆罐中的一系列隔段中。例如离心机和水力旋流机的其它处理设备可以用于进一步清洁固体的泥浆。每件其它处理设备位于在用泥浆罐的相应隔段的顶部上，从而从前一隔段中抽出预先处理的泥浆并且将处理过的钻井泥浆输出到位于下方的隔段中。固体被处理、清洁以及用作集料等；或者特定固体(诸如堵漏材料)被返回到清洁的钻井泥浆。这对在井孔中循环30m³至100m³的钻井流体而言并不罕见。

清洁的钻井泥浆被泵送到在用泥浆罐的添加单元(additions unit) 中。诸如增重剂、粘度控制剂和堵漏材料的添加剂被添加到添加单元中的清洁的钻井泥浆中。制备好的钻井泥浆现在被泵送到在用泥浆系统的其它测试单元中，而且在被泵送到在用泥浆泵的抽吸罐中之前进行测试。

然后，泥浆泵用于将制备好且测试过的钻井泥浆从抽吸罐泵送到钻柱的顶部中，以使得钻井泥浆循环通过钻柱而抵达钻头而且通过环空返回到地面。泥浆泵包括泵送段和动力段。动力段可以包括驱动泵送段中的往复活塞的电动机或液压马达等。制备好且测试过的钻井泥浆从抽吸泵通过供应软管或者管子、通过泥浆泵的泵送段中的入口阀而流入到腔中，并且通过往复泵的作用经由排放阀从腔中推出而进入到通往位于顶部驱动器或者旋转接头的顶部上的鹅颈管的其它管子或者软管中，并且进入延伸到井孔中的钻杆柱的顶部中。

井孔能够为数千米长和数千米深，因此泥浆泵通常能够以每分钟 300升和4800升之间在介于200bar和1000bar的条件下排放钻井泥浆。