[发明专利]泵送气－液混合体的方法和活塞泵

说明书

本发明涉及特别在钻井、完成井和产油情况下用活塞泵泵送气体和气-液混合体的方法。

用活塞泵泵送气-液混合体的方法已广为人知。这种泵包含一个带吸入和排出阀的工作腔，将具有予定高压的气体或气-液混合体直接送入活塞泵的工作腔内。这种方法例如由苏联发明者证书No714044(F 04 B23/10,1980年2月5日公布)公开，它能有效地解决泵送气-液混合体的问题。同时，应该注意到，对众多例如近海采油平台上的工艺装备，在泵和压缩机的重量和尺寸方面规定了很严格的要求。在此情况下，在设计设备时的倾向是减少工作腔的容积和吸入及排出管路的长度。

本发明的目的是扩充泵可能具备的功能，并使活塞泵的结构适合泵送气体(气-液混合体)。

采用本发明方法所能获致的技术结果是，通过加速泵工作腔内的分离过程，从而提高泵送气体(气-液混合体)的效率。

使用本发明的泵所能获致的技术结果是，提高可靠性、减少所使用的单位金属数量和减小尺寸。

通过使用一种活塞泵来泵送气-液混合体的方法达到所述目的和获致上述技术结果，该泵包含带吸入和排出阀的工作腔，在其进行吸入行程期间，将超压下的气-液混合体送入至少一个工作腔，并且保证将液体补充入该工作腔。当工作腔内进行吸入行程和气体压缩行程时，将一股气-液混合体从工作腔排出阀出口区通过一条液路额外地送入工作腔。吸入行程中，在通过液路进入工作腔内的气-液混合体中形成增高了的液体体积含量，随后在工作腔内进行气体压缩行程时，在液路中通过气体的部分分离来调节气-液混合体的流量及其密度，液体的体积含量有所减少。

此方法可以通过一种新结构的装置实现。具体言，这是一种带阀分配的泵，它具有下述基本的特点。

工作腔通过液路经常和排出阀出口区连通。液路作在排出阀的一个截止件内，并且由安装在截止件上的分离器、过滤器、节流口和带轴向和径向孔的套筒构成。

本发明的实质内容用图1和2说明。图中表示一个使用活塞泵泵送气-液混合体的装置示意图。

图1所示装置包括一个活塞泵，该泵包括一个充满气-液混合体的工作腔1、一个活塞2、一个吸入阀3和一个包括截止件4及阀座5的排出阀。截止件4内作出一条液路，它将截止件4上方的区域7和工作腔1连通。

图2表示排出阀的截止件。此截止件包括一个本体8和一个密封件9。本体8中制出一个孔，在该孔中配置一个过滤器10、一个带一孔12的节流口11和一个带轴向孔14和径向孔15的套筒13。过滤器10置于一个分离器16内。改变节流口11上孔12的流通断面便可调节液流阻力。

此装置的工作方式如下：

当泵进行吸入行程时(见图1)，气-液混合体从其源头(图中未示出)通过吸入阀3进入泵的工作腔1，此时活塞2按图向右运动。与此同时，液体含量增高了的气-液混合体从排出阀出口区7通过液路6进入工作腔1。由于装在关闭阀座5的截止件4上的分离器作用，混合体中的液体浓度比较高。又由于阀座5和截止件4之间的间隙中没有流通，截止件4上方的气-液混合体因而析出气体，于是密度较低的气体上升，而密度较高的液体由于重力作用而聚积在分离器空腔内。这样，在吸入行程中，液体组份体积含量较高的气-液混合体，即密度较高的混合体流过液路6。

当泵进行压缩行程时，活塞2按图向左运动，气-液混合体继续通过液路6进入工作腔1。由于从区域7进入工作腔1中的气-液混合体成分中补充了气体，促使工作室1中的压力增加，从而迫使液相和气相之间的界面下降。此时，气泡通过工作腔1内吸入阀3和液相与气相间界面中间的液层的过程加速。在喷出行程中，当腔1中的压力变得和区域7的压力相等时，由于气-液混合体强力作用的结果，截止件4升到阀座5的上方，于是排出阀进入开放状态。聚积在排出阀下面的气体首先离开腔1，然后由于混合体在短的工作循环内难以达到完全分离，故气-液混合体便被迫通过截止件4和阀座5之间的间隙喷出。在排出行程结束时，液体或液体体积含量高的气-液混合体被迫从工作腔1中流出。这种密度较高的混合体充满了分离器6(见图2)的容积。喷出过程完成，活塞2按图处于非常靠左的位置。排出阀关闭，重复工作循环。