专利名称：泵送气－液混合体的方法和活塞泵的制作方法
技术领域：
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。
在吸入行程中，分离器的容积被液相体积含量较高，亦即密度较高的气-液混合体充满，这样，在吸入行程中，有可能减少通过节流口11流回进工作腔内的气体体积流量。这便意味着通过吸入阀进入的气-液混合体对工作腔的充填增加。调节节流口11上孔12的流通断面能使泵送气-液混合体的泵获得最佳效率，这一点已为实验研究所证实。孔12的断面积例如可用尺寸不同的其他零件替换零件11来加以改变。孔14和径向孔15能将气-液混合体流导向泵工作腔的硬壁上，从而强化分离的条件和提高泵的效率。过滤器10保护节流口11，使之免受机械杂质之害，并且使整个泵的可靠性提高。
在泵用于泵送气体时，通过吸入阀3和气体一同送入液体，以便有力地形成气-液混合体，此时，整个过程和上述过程一致。
权利要求
1.一种用活塞泵泵送气-液混合体的方法，该泵包含带吸入和排出阀的工作腔，在泵的吸入行程中，通过将气-液混合体送入至少一个工作腔，保证将液体供入该工作腔，该法的特征是，在吸入行程和气体压缩行程中，从工作腔排出阀的出口区通过液压通道向工作腔额外供给该气-液混合体。
2．按照权利要求1所述的方法，其特征是，在吸入行程中，在通过液压通道输入该工作腔的气-液混合体中产生增高了的液体容积量，随后在工作腔内进行气体压缩行程时，混合体中的液体容积含量减少。
3．按照权利要求1,2所述的方法，其特征是，在液压通道中通过分离部分气体调节气-液混合体的流量及其密度。
4．用于实施按照权利要求1所述方法的活塞泵，包括一个带一个吸入阀和一个排出阀的工作室、一个活塞、一个气-液混合体源(或气体源和液体源)，其特征是，它另外还备有一条使工作腔和排出阀出口区经常连通的液压通道。
5．按照权利要求4所述的活塞泵，其特征是，液压通道作在排出阀的截止件内，并由安装在截止件上的分离器、过滤器、液流阻力可调的节流口和带轴向及径向孔的套筒构成。
全文摘要
本发明的新颖之处是,在吸入行程和气体压缩行程中,将一股气－液混合体从工作腔排出阀出口区通过一条液压通道送入工作腔,液压通道作在排出阀的截止件内,并由一个分离器、过滤器、液流阻力可调的节流口和一个带轴向和径向孔的套筒构成。一组权利要求中有2个独立的权利要求和3个非独立的权利要求,另有两个图。
文档编号F04B23/00GK1295651SQ99804593
公开日2001年5月16日 申请日期1999年1月20日 优先权日1998年12月8日
发明者伊利雪夫·雅切斯拉夫·尼古拉维奇, 萨松诺夫·尤里·阿波罗洛维奇, 朱丁·伊戈尔·斯坦尼斯拉沃维奇, 彼得洛夫·亚历山大·米哈伊尔·洛维奇 申请人:伊利雪夫·雅切斯拉夫·尼古拉维奇, 萨松诺夫·尤里·阿波罗洛维奇, 朱丁·伊戈尔·斯坦尼斯拉沃维奇, 彼得洛夫·亚历山大·米哈伊尔·洛维奇