本专利发明总体上涉及井增产泵系统，并且更具体地涉及用于井增产泵系统的流体端块及其再制造方法。
背景技术：
可以执行地下水力压裂来增加或刺激来自井的烃流体的流动。为了进行压裂过程，通常含有分散在流体中的支撑材料(也称为“支撑剂”)的压裂流体在高压下沿井眼向下泵送并进入烃地层以使岩石地层沿着从井眼延伸的脉纹或平面分裂或破裂。一旦形成期望的裂缝，流体流动反向，并且压裂流体的液体部分被去除。支撑剂保留在适当位置以在打开条件下支撑裂缝，防止烃地层内的应力引起开口塌陷。
支撑材料(例如硅砂)通常以颗粒形式提供。支撑剂将裂缝支撑在打开位置中，但仍然可以渗透烃流体流，因为它们形成颗粒的填充床，其间限定有允许流体从中流过的间隙空间。因此，利用支撑剂团块被支撑打开的裂缝可以用作新的地层排放区域和从地层到井眼的流动管道，从而提供来自井的增加的烃产量。
柱塞泵通常在油气工业中被用作水力压裂应用的井增产泵。柱塞泵具有流体端和驱动流体端的动力端。常规井增产泵系统的流体端通常具有有限的使用寿命，因为其在一定量的“湿疲劳”压力循环之后容易发生故障。压裂流体可能是腐蚀性的并且可能引起流体端的内部表面的腐蚀。腐蚀的表面造成应力升高。湿疲劳涉及失效过程，其中裂纹可以通过作为循环应力的函数的这些应力升高而传播，直到裂纹显著到足以引起流体端的失效。
美国专利号8,359,967的标题为“用复合材料增强的流体端”。'967专利涉及用于往复泵的流体端，该流体端包括比常规流体端材料(例如碳钢)较少受到磨损、腐蚀、侵蚀和/或湿疲劳的基础材料，以及用于增加耐应力性并减少流体端的重量的增强复合材料。
在本领域中持续需要提供额外的解决方案以延长使用寿命和/或便于井增产泵系统的维护。例如，持续需要产生再制造的流体端块的再制造技术，对于具有改善的耐腐蚀性的再制造零件的更新的使用寿命来说，所述再制造的流体端块被恢复到满意的操作条件。
将认识到的是，该背景描述已经由发明人创建以帮助读者，并且不被认为是任何所指出的问题本身在本领域中被认识到的指示。尽管在一些方面和实施例中，所描述的原理可以减轻其它系统中固有的问题，但是将认识到的是，所保护的创新的范围由所附权利要求，而不是由任何所公开的特征解决本文所述的任何具体问题的能力来限定。
技术实现要素：
在实施例中，本发明描述了用于井增产泵的流体端块。流体端块包括本体和非金属材料的涂层。
本体包括内部表面，所述内部表面限定腔室、与腔室连通的柱塞通道、与腔室流体连通的进入通道，以及与腔室流体连通的排出通道。内部表面由基础材料制成。本体包括压缩残余应力层。
涂层被施加到本体的内部表面的至少一部分上。涂层由不同于基础材料的非金属材料制成。
在另一个实施例中，用于井增产泵的流体端组件包括本体、进入阀、排出阀、柱塞，以及非金属材料的涂层。本体包括内部表面，所述内部表面限定腔室、与腔室连通的柱塞通道、与腔室流体连通的进入通道，以及与腔室流体连通的排出通道。内部表面由基础材料制成。本体包括压缩残余应力层。
进入阀被设置在本体的进入通道内。进入阀被构造成在进入关闭位置与进入打开位置之间选择性地运动，在进入关闭位置中，进入阀使进入通道闭塞，在进入打开位置中，进入阀允许流体从中流过。
排出阀被设置在本体的排出通道内。排出阀被构造成在排出关闭位置与排出打开位置之间选择性地运动，在排出关闭位置中，排出阀使排出通道闭塞，在排出打开位置中，排出阀允许流体从中流过。
柱塞被设置在柱塞通道内，使得柱塞可以在包括吸入冲程和排出冲程的行程范围内往复运动。柱塞将进入阀吸到进入打开位置，以在吸入冲程期间打开进入通道。柱塞使进入阀运动到进入关闭位置，以在排出冲程期间使进入通道闭塞并且使排出阀运动到排出打开位置。
涂层被施加到本体的内部表面的至少一部分上。涂层由不同于基础材料的非金属材料制成。
在又一个实施例中，描述了一种再制造井增产泵的流体端块的方法。清洁流体端块的本体的内部表面。内部表面由基础材料制成。内部表面限定腔室、与腔室连通的柱塞通道、与腔室流体连通的进入通道，以及与腔室流体连通的排出通道。
对流体端块的内部表面进行冷加工以在本体内产生压缩残余应力层。向本体的内部表面的至少一部分施加由非金属材料制成的涂层。所述非金属材料不同于所述基础材料。
通过下面的详细描述和附图将认识到所公开的原理的进一步与替代的方面和特征。如将认识到的是，本文所公开的装置、系统和方法能够在其它和不同的实施例中实现，并且能够在各个方面进行修改。因此，应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述仅仅是示例性和说明性的，并不限制所附权利要求的范围。
附图说明
图1是根据本发明的原理构造的井增产泵系统的实施例的示意性侧视图。
图2是图1的井增产泵系统的示意性俯视图。
图3是图1的井增产泵系统的示意性正视图。
图4是沿着图3中的线iv-iv截取的图1的井增产泵系统的横截面视图。
图5是图1的井增产泵系统的流体端块的透视图，所述流体端块根据本发明的原理构造而成。
图6是沿着图5中的线v-v截取的图5的流体端块的横截面视图。
图7是示出了遵循本发明的原理的再制造用于井增产泵系统的流体端块的方法的实施例的步骤的流程图。
应当理解，附图不必按比例绘制，并且所公开的实施例往往是用图解的方式和以局部视图的方式示出。在某些情况下，对理解本发明不必要的或使得其它细节难以感知的细节可以被省略。当然，应当理解，本发明不限于本文所示的特定实施例。
具体实施方式
本文公开了井增产泵系统、流体端块组件，以及再制造流体端块的方法的实施例。在实施例中，遵循本发明的原理的再制造用于井增产泵系统的流体端块的方法可以包括将非金属材料的涂层施加在流体端块的内部表面上。在实施例中，制成涂层的非金属材料可以具有比制成流体端块的基础材料的耐腐蚀性大的耐腐蚀性。
在实施例中，非金属材料(例如环氧树脂、弹性体(例如橡胶)等)涂层可以经由任何合适的技术而被施加。例如，在实施例中，非金属材料的涂层可以通过被喷射在流体端块的内部表面上而被施加到流体端块的内部表面上。在其它实施例中，非金属材料的涂层可以是单独制成的固体衬套的形式，并且通过被插入到流体端块中且被放置成与内部表面成接触关系而被施加到内部表面上。
现在转到附图，在图1至图3中示出了根据本发明的原理构造的井增产泵系统20的示例性实施例。井增产泵系统20可以用于将高压压裂流体泵送到井中，用于开采地下烃地层内含有的油和/或气体。
井增产泵系统20包括动力端23和联接到动力端23的流体端25。图1中所示的井增产泵系统20是包括三个柱塞27的三重泵的形式。因此，流体端包括三个泵送腔室组件30、31、32。本领域技术人员将理解的是，在其它实施例中，根据本发明的原理构造的井增产泵系统可以具有不同的形式。
动力端23包括被设置在壳体37内的电动机组件35。电动机组件35被构造成选择性地驱动柱塞27。电动机组件35可以被构造成使柱塞27往复运动以对流体端25中的工作流体(例如压裂流体)加压。在实施例中，电动机组件35可以具有任何合适的布置。在实施例中，电动机组件35包括合适的发动机(例如柴油发动机)，以及被构造成将发动机的旋转运动转换成柱塞27的往复轴向运动的传动装置。在实施例中，根据本发明的原理构造的井增产泵系统可以包括任何合适的动力端，如本领域技术人员将理解的。
在实施例中，流体端25包括至少一个泵容器，该泵容器被构造成容纳通过吸入冲程内相应的柱塞27的运动而被吸入其中的流体源，以及从其中排出由动力冲程内柱塞的往复运动而被加压的加压流体。流体端25可以包括流体端块40、入口管道41，以及高压出口接头43。
在实施例中，流体端块40限定一个或多个内部泵送空腔，每个内部泵送空腔被构造成与相应的柱塞27相互作用以将工作流体(例如压裂流体)吸到其中以及从其中排出加压工作流体。在所示的实施例中，流体端块40限定了其中分别容纳三个泵送腔室组件30、31、32的三个泵送空腔47、48、49(参见图5)。流体端块40包括安装凸缘51，该安装凸缘51可以被设置成邻近动力端23。安装凸缘51可以被构造成接收穿过其中的用于将流体端25连接到动力端23的多个紧固件53。在实施例中，可以使用其它合适的连接技术将流体端25固定到动力端23。
参考图1、图3和图5，入口管道41与流体端块40的泵送空腔47、48、49中的每一个流体连通。入口管道41可以被放置成与压裂流体源流体连通，用于在井增产泵系统20的操作期间选择性地输送到流体端块40的每个泵送空腔。如图1中所示的入口管道41为圆柱形管的形式，在所示的实施例中，其与流体端块40限定的所有三个泵送空腔47、48、49流体连通。在其它实施例中，入口管道41可以具有如本领域技术人员将认识到的不同的构造。
参考图1至图3，高压出口接头43被安装到中心泵送腔室组件30上。高压出口接头43被构造成分配来自流体端25的流体端块40的加压工作流体(例如加压压裂流体)，以便输送到工作位置。例如，在实施例中，管道(未示出)可以联接到高压出口接头43，使得管道被构造成经由井将高压压裂流体输送到地下位置。在实施例中，高压出口接头43可以具有任何合适的构造(例如阳连接器或阴连接器)。
在使用期间，流体端25接收处于低压的工作流体(例如压裂流体)并且将处于高压的工作流体排出。流体端25内的压裂流体的加压由在动力端23的电动机组件35引导下的柱塞27引起。柱塞27在吸入冲程期间运动远离流体端25，以通过入口管道41将低压流体从压裂流体源吸入到流体端25的泵送空腔47、48、49中，并且柱塞27在动力冲程期间运动朝向流体端25，以对流体端25内的流体加压并且通过高压出口接头43将加压压裂流体从流体端25排出。
应当理解，在其它实施例中，井增产泵系统20可以具有不同的形式。例如，在其它实施例中，根据本发明的原理构造的井增产泵系统可以为不同类型的多重往复泵的形式。例如，在其它实施例中，根据本发明的原理构造的井增产泵系统可以为五重泵的形式，其包括五个柱塞和具有五个泵室腔室组件的流体端。
另外，在又一些其它实施例中，根据本发明的原理构造的井增产泵系统可以包括为整体式流体端形式的流体端，所述整体式流体端包括与单个柱塞一起使用的单个泵送腔室。在又一些其它实施例中，流体端可以包括使用任何合适的技术(例如多个螺纹紧固件和拉杆)连接在一起的多个模块化流体端块。每个模块化流体端块可以包括至少一个泵送腔室并且可以提供相应数量的柱塞。
参考图4，流体端25的中心泵送腔室组件30被示出设置在由流体端块40限定的中心泵送空腔47中。流体端25的两个侧泵送腔室组件31、32基本上与图4中所示的那个相同，并且分别被设置在两个侧泵送空腔48、49中。因此，应当理解，一个泵送腔室组件的描述同样适用于其它泵送腔室组件。中心泵送腔室组件30包括进入阀55、排出阀57、柱塞27、插塞58，以及高压出口接头43。
参考图4和图6，流体端块40包括具有内部表面70的本体69，所述内部表面70限定腔室72、与腔室连通的柱塞通道74、与腔室流体连通的进入通道75，以及与腔室72流体连通的排出通道77。腔室72被构造成接收通过用于柱塞27的进入通道75吸入的压裂流体，以实现腔室72中的压裂流体的高度加压。加压压裂流体可以通过排出通道77从流体端25排出。参考图4，流体端25的泵送腔室组件30被构造成将工作流体循环地吸入到腔室72中、对腔室72中的工作流体加压，并且将其从中排出以将其输送到工地，例如地下烃地层。
参考图4至图6，流体端块40限定公共横穿孔排出通道79，该公共横穿孔排出通道79与泵送空腔47、48、49中的每一个的排出通道77流体连通，使得流过流体端块40的排出通道77中的任何一个的加压压裂流体可以转向到被定位在中心泵送空腔47的排出通道77中的高压出口接头43。
参考图4，进入阀55被设置在流体端块40的进入通道75内。进入阀55被构造成在进入关闭位置(图4所示)与进入打开位置(从图4所示的位置向上移位)之间选择性地运动，在进入关闭位置中，进入阀55使进入通道75闭塞，在进入打开位置中，进入阀允许流体从中流过。可以提供进入偏置机构82(例如弹簧)以将进入阀55从腔室72向外偏置到进入关闭位置。
进入阀55被构造成响应于腔室72内的负压差而选择性地运动到打开位置，以在腔室72中的压力足够小于进入阀55的另一侧上的压力时允许工作流体通过进入阀55进入腔室72中。腔室72内的负压力可以通过柱塞27在吸入方向84上相对于腔室72向外运动而产生。一旦腔室72与进入阀55外侧上的进入通道75之间的负压差处于足以克服进入偏置机构82的偏置力的水平，进入阀55可以响应于腔室内的负压力而向内吸入，以使进入阀55运动到进入打开位置，从而打开进入通道75。在实施例中，用于打开进入阀55的腔室72内的阈值负压力可以改变。
排出阀57被设置在流体端块40的排出通道77内。排出阀57被构造成在排出关闭位置(图4所示)与排出打开位置(从图4所示的位置向下移位)之间选择性地运动，在排出关闭位置中，排出阀57使排出通道77闭塞，在排出打开位置中，排出阀57允许流体从中流过。可以提供排出偏置机构85(例如弹簧)以将排出阀57向内朝向腔室72偏置到保持排出通道77闭塞的排出关闭位置。
排出阀57被构造成响应于腔室72内的正压差而选择性地运动到打开位置，以在腔室72中的压力足够大于排出阀57的另一侧上的压力时允许加压工作流体通过排出阀57离开腔室72。腔室72内的正压力可以通过柱塞27在与吸入方向84成相反关系的动力方向87上相对于腔室72向内运动而产生。一旦腔室72与排出阀57外侧上的排出通道77之间的正压差处于足以克服排出偏置机构85的偏置力的水平，排出阀57可以响应于腔室72内的正压力而被向外推出以使排出阀57向外运动到排出打开位置。在实施例中，用于打开排出阀57的腔室72内的阈值正压力可以改变。
柱塞27被设置在柱塞通道74内，使得柱塞27可以在包括吸入冲程和排出行程的行程范围内往复运动。在与柱塞27相对的柱塞通道74的一端处，插塞58与流体端块40的内部表面70螺纹地接合。插塞58可以从流体端块40去除以提供对腔室72的选择性进入。在实施例中，插塞58可以具有不同的构造，并且可以使用不同的技术被安装到流体端块40上，如本领域技术人员将认识到的。
柱塞27可以与流体端25的流体端块40密封地接合，以基本上防止工作流体通过柱塞通道74经过柱塞27流出腔室72。在实施例中，可以提供一个或多个密封构件88以实现密封关系。在实施例中，密封构件88和插塞58可以具有合适的o形环，所述o形环被插在其外部表面与内部表面70之间，以提供密封的界面。
在使用中，柱塞27可以在吸入方向84上相对于腔室72向外运动，以在腔室中实现负加压来将进入阀55吸到进入打开位置，从而在吸入冲程期间打开进入通道75。压裂流体源可以经由入口管道41与进入通道75流体连通。压裂流体源可以处于相对低的压力下，该压力不足以克服进入偏置机构82的偏置力，但是是可操作的，以便一旦柱塞27将进入阀55吸到进入打开位置，将压裂流体源推进到腔室72中。排出阀57在吸入冲程期间保持在排出关闭位置中。
在吸入冲程完成之后，柱塞27可以在动力冲程期间在动力方向87上相对于腔室向内运动，以在腔室中实现正加压来对腔室中的压裂流体加压。响应于腔室内产生的正压力，允许进入偏置机构82将进入阀55推回到进入关闭位置以使进入通道75闭塞，并且排出阀57向外运动到排出打开位置，使得腔室72中的加压压裂流体通过排出阀57通过排出通道77流到井眼位置。在动力冲程期间，进入阀55保持在进入关闭位置中。
柱塞27可以在吸入冲程和动力冲程内往复运动，以通过进入通道75周期性地将压裂流体从压裂流体源吸入到腔室72中，并将压裂流体从腔室72排出到排出通道77中，以便输送到井眼位置。随着柱塞27的持续往复运动，压裂流体交替地被吸入到腔室72中以及在相对较高的压力下从腔室72中排出。
与侧泵送腔室组件31、32相关联的柱塞27可以以类似的方式操作。在实施例中，井增产泵系统20可以被构造成使得三个泵送腔室组件30、31、32中的每个柱塞27往复运动，使得其中一个与其它两个柱塞27异相。从侧泵送腔室组件31、32的每一个中排出的加压压裂流体可以经由与泵送腔室组件30、31、32中的每一个的排出通道77流体连通的公共横穿孔排出通道79被进给到中心泵送腔室组件30。侧泵送腔室组件31、32中的每一个的排出通道77可以具有螺纹地固定到其上的插塞89(参见图2)以将加压压裂流体从侧泵送腔室组件31、32引导到公共横穿孔排出通道79中，并且从固定在中心泵送腔室组件30的排出通道77中的高压出口接头43引出到井眼位置。
参考图5和图6，示出了井增产泵系统20的流体端块40。流体端块40包括本体69和施加到本体69上的非金属材料的涂层90。
参考图5，本体69基本上限定泵送空腔47、48、49和公共横穿孔排出通道79。在实施例中，可以将至少一个盖板固定到本体69上，以封闭公共横穿孔排出通道79的相应端。本体69还可以包括安装凸缘51。
在实施例中，本体69可以使用任何合适的技术制成，如本领域技术人员将认识到的。例如，在实施例中，本体69可以具有单一式构造。在实施例中，本体坯件可以由一片材料制成，并且然后被机加工成最终尺寸和构造以形成本体69。例如，在实施例中，本体69可以包括高强度钢锻件，该高强度钢锻件可以被机加工以帮助限定泵送空腔47、48、49和公共横穿孔排出通道79。在实施例中，本体坯件可以由(例如通过焊接)连接在一起以形成一体式本体坯件的多个部件形成。
在其它实施例中，本体69可以具有多件式构造。例如，在实施例中，本体69可以包括块部分以及一个或多个套筒和/或套管，所述块部分限定具有柱塞孔和流体孔的至少一个泵送通道，所述一个或多个套筒和/或套管被安装在块部分的柱塞孔和流体孔中的一个内部以限定泵送空腔(例如类似于本体69的泵送空腔的一个泵送空腔)。在实施例中，可以使用任何合适的技术将每个套筒和/或套管安装到块部分上，如本领域技术人员将认识到的。在实施例中，至少一个套筒和/或套管限定腔室、柱塞通道、进入通道和排出通道中的至少一个。在本体具有多件式构造的实施例中，具有将接收非金属材料的涂层的内部表面的部分的一个或多个部件可以具有在形成本体的部件的组装之前或之后被施加到其上的涂层。
参考图6，流体端块40的柱塞通道74沿着柱塞轴线pa延伸。进入通道75沿着进入轴线ia延伸，以及排出通道77沿着排出轴线da延伸。在所示的实施例中，进入轴线ia和排出轴线da各自基本上垂直于柱塞轴线pa。进入轴线ia和排出轴线da基本上彼此对准。公共横穿孔排出通道79沿着基本上垂直于柱塞轴线pa、进入轴线ia和排出轴线da中的每一个的横穿孔排出轴线cba延伸。
在所示的实施例中，柱塞通道74为从本体69的前面92延伸到安装凸缘51的通孔的形式。进入通道75和排出通道77也是通孔的形式，使得进入通道75和排出通道77对准。沿着柱塞轴线pa的柱塞通道74的通孔和沿着垂直的进入轴线ia和排出轴线da对准的进入通道75和排出通道77的通孔在腔室72处彼此相交。
在实施例中，柱塞通道74、进入通道75和/或排出通道77可以具有不同的构造。例如，在实施例中，流体端块40的本体69可以限定形成t形、y形、直线构造或其它构造的通道，如本领域技术人员将认识到的。
本体69的内部表面70由基础材料制成。在实施例中，基础材料可以是任何合适的材料，例如金属合金。例如，在实施例中，本体69的基础材料包括碳钢。
在实施例中，本体69可以包括压缩残余应力层。在实施例中，压缩残余应力层可以使用如本领域技术人员将认识到的任何合适的技术制成。例如，在实施例中，可以对流体端块40的本体69的内部表面70进行冷加工以在本体69内产生压缩残余应力层。在实施例中，可以使用任何合适的技术对内部表面70进行冷加工，如本领域技术人员将认识到的。例如，在实施例中，可以使用喷丸硬化对本体的内部表面进行冷加工。
在实施例中，非金属材料的涂层90被施加到本体69的内部表面70的至少一部分上。在实施例中，流体端块的本体69的内部表面70包括至少一个螺纹部分和非螺纹部分。在实施例中，涂层90基本上覆盖本体69的内部表面70的非螺纹部分，所述非螺纹部分限定腔室72、柱塞通道74、进入通道75，以及排出通道77。
在所示的实施例中，本体69的内部表面70包括设置在柱塞通道74的相应开口96、97处的第一柱塞端螺纹部分93和第二柱塞端螺纹部分94，以及设置在排出通道77的出口开口99处的排出联接螺纹部分98。第一柱塞端螺纹部分93和第二柱塞端螺纹部分94被构造成将密封构件88和插塞58螺纹地固定到本体69。排出联接螺纹部分98被构造成将高压出口接头43螺纹地固定到本体69。在所示的实施例中，涂层90完全覆盖腔室72。涂层90还覆盖柱塞通道74、进入通道75和排出通道77的内部部分。在所示的实施例中，涂层90从第一柱塞端螺纹部分93和第二柱塞端螺纹部分94中的每一个以及排出联接螺纹部分98偏移。在实施例中，涂层90不覆盖流体端块的本体的内部表面的螺纹部分中的任何一个。
在实施例中，涂层90也可以被施加到限定公共横穿孔排出通道79的横穿孔内部表面100上。在实施例中，涂层90可以基本上覆盖横穿孔内部表面100。
在实施例中，涂层90可以由具有期望性质的任何合适的非金属材料制成。例如，在实施例中，涂层90由耐腐蚀性优于制成本体69的内部表面70的基础材料的非金属材料制成。在实施例中，涂层90由包括环氧树脂和弹性体材料中的至少一种的非金属材料制成。在实施例中，涂层90由不同于本体69的基础材料的非金属材料制成。
在实施例中，非金属材料(例如环氧树脂、弹性体(例如橡胶)等)涂层90可以经由任何合适的技术而被施加。例如，在实施例中，非金属材料的涂层90可以通过经由喷嘴施用器被喷射在内部表面70上而被施加到流体端块40的本体69的内部表面70上。在其它实施例中，非金属材料的涂层90可以是单独制成的固体衬套的形式，并且通过被插入到流体端块40的本体69中并且放置成与内部表面70成接触关系而被施加到内部表面上。
虽然图1至图6所示的实施例描绘了适合用于多重井增产泵系统中的流体端，但这仅仅是示例性的。对于本领域技术人员将显而易见的是，与流体端构造相关的所公开的原理的各个方面可以与多种不同类型的系统和应用一起使用。因此，本领域技术人员将理解的是，在其它实施例中，根据本发明的原理构造的用于井增产泵系统的流体端可以具有不同的形式，并且可以用于其它高压泵送应用中以减轻与内部通道的操作压力、机械应力、侵蚀和/或腐蚀相关的问题。
在遵循本发明的原理的再制造流体端块的方法的实施例中，流体端块被再制造，使得流体端块的内部表面的至少一部分具有施加到其上的涂层，该涂层由非金属材料(例如合适的弹性体或环氧树脂)制成。在实施例中，遵循本发明的原理的再制造流体端块的方法可以用于制造根据本文所讨论的原理的流体端块的任何实施例。
参考图7，示出了遵循本发明的原理的再制造井增产泵的流体端块的方法700的实施例的步骤。清洁流体端块的本体的内部表面(步骤710)。所述内部表面由基础材料制成。内部表面限定腔室、与腔室连通的柱塞通道、与腔室流体连通的进入通道，以及与腔室流体连通的排出通道。
对流体端块的内部表面进行冷加工以在本体内产生压缩残余应力层(步骤720)。向本体的内部表面的至少一部分施加由非金属材料制成的涂层(步骤730)。所述非金属材料不同于所述基础材料。
在实施例中，流体端块的柱塞通道沿着柱塞轴线延伸。进入通道沿着进入轴线延伸，以及排出通道沿着排出轴线延伸。进入轴线和排出轴线中的每一个基本上垂直于柱塞轴线。在实施例中，本体基本上由基础材料制成。
在遵循本发明的原理的方法的实施例中，检查所使用的流体端块以验证其处于将允许再制造过程应用于其上以产生令人满意的结果的状态。例如，在实施例中，检查所使用的流体端块包括确定流体端块是否具有即使在经历再制造方法700之后仍然会使其不能使用的机械缺陷或其它损坏。
在实施例中，清洁流体端块以去除油、油脂、污垢和其它外来材料。在实施例中，在将涂层施加到流体端块上之前，清洁流体端块不超过预定时间量(例如在涂覆之前不超过5小时)。
在实施例中，可以使用任何合适的技术来清洁本体的内部表面。例如，在实施例中，可以通过利用研磨介质流对内部表面进行喷砂处理来清洁本体的内部表面。在实施例中，可以使用任何合适的喷砂介质。例如，在实施例中，研磨介质流包括玻璃珠。
在遵循本发明的原理的方法的实施例中，所述方法可以包括清洁和以其它方式去除流体端块的内部表面上的腐蚀、杂质累积和污染。在实施例中，流体端块经历各种表面制备步骤以使流体端块准备接收非金属材料的涂层。例如，在实施例中，可以在将涂层施加到本体上之前修复本体中的任何裂纹。
在实施例中，可以使用任何合适的技术来修复本体中的裂纹。例如，在实施例中，可以通过焊接本体来修复裂纹。在这类实施例的至少一些中，本体可以是在尺寸规格的容差范围内的机器。例如，在实施例中，可以对焊接区域进行机加工，以使流体端块包含焊接区域的部分在至少一个尺寸规格的容差范围内。在实施例中，可以对流体端块进行机加工以去除会干扰将涂层施加到内部表面上的流体端块的磨损部分，例如存在于流体端块中的腐蚀区域或缺陷。
在实施例中，可以使用任何合适的技术对内部表面进行冷加工，如本领域技术人员将认识到。例如，在实施例中，对本体的内部表面进行冷加工包括对内部表面进行喷丸硬化。
在其它实施例中，可以经由自增强工艺对流体端块进行冷加工，所述自增强工艺涉及流体端块的机械预处理，以便在内部自由表面(即暴露于压裂淤浆的表面)处引起残余应力。在自增强期间，流体端块的内部表面可以暴露于足以引起内部表面的塑性屈服的高流体静压力。内部表面的变形可以是弹性的。当流体静压力被去除时，流体端块往往恢复到其原始构造。然而，塑性变形的内部表面约束该变形。结果，流体端块的内部表面获得残余压缩应力层。
可以使用任何合适的技术来施加涂层。例如，在实施例中，可以通过从横穿腔室、柱塞通道、进入通道和排出通道中的至少一个的可铰接喷嘴喷射非金属材料而原位施加涂层。在实施例中，所述方法包括喷射或喷砂处理将具有施加到其上的涂层的流体端块的内部表面的区域，以便产生促进涂层粘附到本体上的粗糙表面。
在实施例中，可以通过使用喷嘴相对于流体端块的内部表面的多次通过施加非金属材料的连续涂层来建立涂层。在实施例中，喷嘴的单次通过的宽度可以通过改变喷嘴构造来改变。可以使用喷嘴的多次稍微重叠的通过产生连续的非金属材料层。在实施例中，喷嘴通过的数量和相邻通过之间的增量距离可以改变。因此，喷嘴的一系列喷射通过可以将非金属材料的涂层构建成期望的厚度。类似地，可以进行喷嘴的一系列喷射以覆盖所需的内部表面的表面积，其中随后的喷射通过使非金属材料沉积在先前的喷射通过形成的涂层附近并且与其重叠。在实施例中，由运动的喷嘴产生的沉积厚度可以基于材料进给速率、喷嘴横向速度以及沉积效率而改变。在实施例中，喷嘴可以由机器人臂操纵。在实施例中，应用设备的控制参数可以改变以产生期望的非金属材料层。在实施例中，应用设备的操作参数可以改变以实现适合于其预期应用的非金属材料层。
在其它实施例中，涂层可以为与本体分离制成的插入件的形式。一旦插入件被设定，可以通过将插入件定位在本体内期望的位置处而将插入件施加到本体的内部表面上。在实施例中，流体端块的内部表面可以限定一个或多个台肩表面，所述一个或多个台肩表面被构造成与衬套形式的涂层机械地相互作用，以帮助防止本体与涂层之间的相对运动。在实施例，衬套形式的涂层的尺寸可以被设计成使得在涂层与本体的内部表面之间产生过盈配合，以帮助将涂层保持在适当位置。
在实施例中，流体端块的内部表面包括至少一个螺纹部分和非螺纹部分。可以施加涂层，使得涂层基本上覆盖非螺纹部分。在实施例中，涂层基本上覆盖限定在柱塞通道、进入通道和排出通道之间的腔室。
在实施例中，非金属材料可以具有相对于本体的基础材料改善的性质，其中可以基于再制造的流体端块在其预期应用中恢复使用时的预期环境来选择改善的性质。例如，在实施例中，非金属材料被选择为提供相对于基础材料增强的耐腐蚀性。在实施例中，非金属材料包括环氧树脂和弹性体材料中的至少一种，并且基础材料包括金属。在实施例中，基础材料包括钢(例如碳钢)。
在遵循本发明的原理的再制造流体端块的方法的实施例中，流体端块例如可以被细化到去除任何过量喷射。可以清洁再制造的流体端块。可以测量并检查再制造的流体端块以验证再制造的流体端块在原始规格的容差内。在满足规格后，再制造的流体端块可以返回使用或转送到可互换的新流体端块和再制造的流体端块的库存。
在实施例中，再制造的流体端块在其被使用之前满足流体端块的尺寸规格。在实施例中，非金属材料的涂层可以被设置在磨损区域上，所述磨损区域被定位在与再制造的流体端块的预期用途相关联的磨损路径上。
此外，将理解的是，遵循本发明的原理的再制造流体端块的方法一般可以应用于修复和再制造多种不同类型的流体端块。而且，虽然所示的实施例描述了为流体端块形式的部件，但这仅仅是示例性的，并且一般来说，本发明的原理可以应用于任何类型的部件。对于本领域技术人员将显而易见的是，与再制造相关的所公开的原理的各个方面可以与多种不同类型的零件(例如经受腐蚀性材料的其它零件)一起使用。因此，本领域技术人员将理解的是，在其它实施例中，遵循本发明的原理的再制造方法可以应用于再制造不同类型的部件并且可以采取不同的形式。
工业实用性
通过前面的讨论将容易认识到本文所述的井增产泵系统、流体端块组件，以及再制造流体端块的方法的实施例的工业实用性。可以使用遵循本发明的原理制成的井增产泵系统和流体端块组件的实施例通过井眼将高压压裂流体输送到地下烃地层以使岩石破裂。然后，油和/或气体可以通过这些裂缝迁移到井眼并且显著提高井的生产率。
如上所述，用于这类操作的压裂流体可能是腐蚀性的。柱塞进出井增产泵系统的流体端的腔室的持续循环，以及所伴随的流体端的本体的内部表面所经历的正压力与负压力之间的波动可导致流体端容易产生湿疲劳故障。使用本发明的原理，在实施例中，可以将比制成流体端的本体的内部表面的基础材料更耐腐蚀的非金属材料的涂层施加到流体端的本体的内部表面，以增加流体端的使用时间。使用本发明的原理，流体端可以在使用本发明的原理的再制造过程中再建或再涂覆非金属材料的涂层，以进一步增加和/或更新流体端的使用时间。
将认识到的是，前面的描述提供了所公开的系统和技术的实例。然而，可以预期的是，本发明的其它实现方式可以在细节上不同于前面的实例。对本发明或其实例的所有引用旨在提及特定实例在该点被讨论并且并不旨在暗示更一般地对本发明的范围的任何限制。关于某些特征的区别和贬低的所有语言旨在表示对感兴趣的特征缺乏偏好，但不是将其完全排除在本发明的范围之外，除非另有明确说明。
本文中数值范围的列举仅仅旨在用作单独地指代落入该范围内的每个单独值的速记方法，除非本文另有说明，并且每个单独值被并入本说明书中，如同其在本文中单独列举一样。可以以任何合适的顺序执行本文所述的所有方法，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。