[发明专利]流体交换设备以及相关系统和方法

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设备，所述设备包括：

至少一个高压进口，所述至少一个高压进口用于接收处于第一较高压力的第一流体；

至少一个低压进口，所述至少一个低压进口用于接收处于第一较低压力的第二流体；

至少一个高压出口，所述至少一个高压出口用于输出处于第二较高压力的第二流体，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用于输出处于第二较低压力的第一流体，所述第二较低压力小于所述第一较高压力；

至少一个罐，所述至少一个罐被定位在所述至少一个高压进口与所述至少一个高压出口之间；以及

包括阀致动器的阀设备，所述阀设备包括沿所述阀致动器的路径定位的交错且叠置的开口，所述交错且叠置的开口被配置为选择性地且逐步地将所述至少一个高压进口与所述至少一个罐连通。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个罐被定位在所述至少一个低压进口与所述至少一个低压出口之间。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述阀设备被配置为通过所述交错且叠置的开口将处于所述第一较高压力的第一流体传输到所述至少一个罐中，并通过所述交错且叠置的开口将处于所述第二较低压力的第一流体传输到所述至少一个罐外。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述阀设备被配置为选择性地至少部分地填充和至少部分地排空所述至少一个罐，所述至少一个罐包括至少两个罐，每个罐与包括单个进口的所述至少一个高压进口和包括至少两个低压出口的所述至少一个低压出口中的一个相应出口连通。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述阀致动器被配置为：

选择性地将处于所述第一较高压力的第一流体与处于所述第一较低压力的第二流体连通，以便将第二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设备输出处于所述第二较低压力的第一流体。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，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排空所述至少一个罐。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述阀致动器是被配置为沿线性路径移动的线性阀致动器。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述交错且叠置的开口是沿着所述线性阀致动器的线性路径交错的。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述交错且叠置的开口中的每一者的前端部被定位为使得：当阀致动器沿着所述阀致动器的路径行进时，所述阀致动器的前侧每次仅穿过所述交错且叠置的开口的前端部中的一个或更多个的一部分。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述交错且叠置的开口中的每一者的前端部沿着所述阀设备的环形壳体轴向偏移，所述阀致动器的路径通过所述环形壳体来限定。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述至少一个高压进口被配置为接收包括清洁流体的第一流体，并且其中，所述至少一个低压进口被配置为接收包括井下流体的第二流体。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述阀设备被配置为：

当所述阀致动器接近在所述至少一个高压进口与所述至少一个低压进口之间的所述交错且叠置的开口中的一个开口时，使所述阀致动器以第一速度移动；以及

当所述阀致动器穿越所述开口时，使所述阀致动器的速度从所述第一速度降低到第二较低速度。