[发明专利]用于井增产泵的流体端块及其再制造方法

说明书

技术领域

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。

发明内容

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。