[发明专利]流体交换设备以及相关控制装置、系统和方法

权利要求书

1.一种用于在至少两个流体流之间交换压力的系统，所述系统包括：

压力交换设备，所述压力交换设备包括：

至少一个罐；

至少一个高压进口，所述至少一个高压进口与所述至少一个罐连通，并且用于将处于第一较高压力的流体接收到所述至少一个罐中；

至少一个低压进口，所述至少一个低压进口与所述至少一个罐连通，并且用于将处于第一较低压力的井下流体接收到所述至少一个罐中；

至少一个高压出口，所述至少一个高压出口与所述至少一个罐连通，并且用于输出来自所述至少一个罐的处于第二较高压力的所述井下流体，所述第二较高压力大于所述第一较低压力；

至少一个低压出口，所述至少一个低压出口与所述至少一个罐连通，并且用于输出来自所述至少一个罐的处于第二较低压力的流体，所述第二较低压力小于所述第一较高压力；

包括线性阀致动器的阀设备，所述阀设备被配置为：

选择性地使处于所述第一较高压力的流体与处于所述第一较低压力的所述井下流体连通，以将所述井下流体加压至所述第二较高压力；以及

通过所述至少一个低压出口来选择性地从所述压力交换设备输出处于所述第二较低压力的所述流体；以及

至少一个泵，所述至少一个泵用于将处于所述第一较高压力的流体供应至压力设备的所述至少一个高压进口。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个低压出口通过流体导管耦接至所述至少一个低压进口。

3.根据权利要求2所述的系统，还包括被定位在所述至少一个低压出口与所述至少一个低压进口之间的掺合器，所述掺合器被配置为将处于所述第二较低压力的流体更改为包括处于所述第一较低压力的压裂流体的所述井下流体。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述阀致动器被配置为以可变速率移动，以便选择性地填充和清空与所述至少一个低压出口和所述至少一个高压进口连通的所述至少一个罐。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述阀设备被配置为：

当所述至少一个罐与所述至少一个低压出口连通时，使所述阀致动器以第一较高速率移动；以及

当所述至少一个罐过渡到与所述至少一个高压进口连通时，使所述阀致动器以低于所述第一较高速率的第二较低速率移动。

6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述压力交换设备的所述至少一个罐包括与所述阀设备耦接的两个罐。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述至少一个低压进口包括两个低压进口，所述至少一个低压出口包括两个低压出口，所述至少一个高压出口包括两个高压出口，所述至少一个高压出口包括唯一一个高压进口。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述两个罐与所述唯一一个高压进口连通，并且其中，所述两个罐中的每个罐与所述至少两个低压进口中的一个低压进口、所述至少两个高压出口中的一个高压出口以及所述至少两个低压出口中的一个低压出口连通。

9.根据权利要求4所述的系统，其中，所述至少一个高压出口和所述至少一个低压进口被定位在所述至少一个罐的第一端部上，其中，所述阀设备在所述至少一个罐的第二端部处耦接至所述至少一个罐，并且其中，所述至少一个高压进口和所述至少一个低压出口被定位在所述阀设备上。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中，所述压力交换设备包括被定位成处于并行配置的至少两个压力交换设备。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，还包括附加的压力交换设备，所述压力交换设备和所述附加的压力交换设备被堆叠成处于并行配置，其中，一个或更多个歧管连接所述压力交换设备和所述附加的压力交换设备。