[发明专利]用于在流体交换设备中使用的活塞以及相关设备、系统和方法

权利要求书

1.一种用于在流体之间交换至少一种特性的设备，所述设备包括：

至少一个罐，所述罐包括：

第一侧，所述第一侧用于接收具有第一特性的第一流体；以及

第二侧，所述第二侧用于接收具有第二特性的第二流体；以及

在所述至少一个罐中的至少一个活塞，所述至少一个活塞被配置为将所述第一流体与所述第二流体分离，所述至少一个活塞还被配置为基本上禁止所述第二流体从所述第二侧行进至所述第一侧，所述至少一个活塞包括旁路特征件以用于使流体能够经过所述至少一个活塞从所述第一侧到所述第二侧。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个活塞的所述旁路特征件包括阀，所述阀被配置为使得所述第一流体能够从所述第一侧行进至所述第二侧，并基本上禁止所述第二流体从所述第二侧通过所述阀行进至所述第一侧。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个活塞的至少一个端部包括倒棱边缘部分，所述倒棱边缘部分被配置为在所述至少一个活塞和所述至少一个罐的内壁之间的交界面处产生流体涡流，以使进入所述至少一个活塞和所述至少一个罐的内壁之间的交界面的颗粒最少化。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，还包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置为检测所述至少一个活塞的存在。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，还包括被定位在绕所述至少一个活塞的环周的位置处的至少一个磁体，所述至少一个磁体被配置为产生磁场以供相关联的传感器感测。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述至少一个活塞被配置为基本上禁止所述第二流体从所述第二侧通过所述至少一个活塞行进至所述第一侧。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述至少一个活塞被配置为使得所述第一流体能够从所述第一侧行进至所述第二侧。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，还包括阀设备，所述阀设备被配置为选择性地将处于第一压力的所述第一流体通过所述至少一个活塞与处于第二压力的所述第二流体连通，以便将所述第二流体加压到较高的压力。

9.一种用于在流体之间交换压力的系统，所述系统包括：

至少一个罐，所述罐包括：

清洁侧，所述清洁侧用于接收处于较高压力的清洁流体；以及

污浊侧，所述污浊侧用于接收处于较低压力的井下流体；

设置在所述至少一个罐中的至少一个活塞，以及所述至少一个活塞被配置为仅基于由所述清洁流体或所述井下流体中的至少一者施加至所述至少一个活塞的力而在所述至少一个罐内不受约束地行进，所述至少一个活塞被配置为将所述清洁流体与所述井下流体分离，所述至少一个活塞还被配置为至少部分地禁止所述井下流体从所述污浊侧行进至所述清洁侧并且使得所述清洁流体从所述清洁侧行进至所述污浊侧；以及

线性致动阀设备，所述线性致动阀设备被配置为选择性地将处于较高压力的所述清洁流体通过所述至少一个活塞与处于较低压力的所述井下流体连通，以便将所述井下流体加压到第二较高压力。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述至少一个活塞被配置为基本上禁止所述井下流体从所述污浊侧通过所述至少一个活塞行进至所述清洁侧。

11.根据权利要求9所述的系统，其中，所述至少一个活塞包括旁路特征件以用于使得所述清洁流体经过所述至少一个活塞的中心部分。

12.根据权利要求9所述的系统，其中，所述至少一个活塞包括被定位在所述至少一个活塞内的阀，所述阀被配置为使得所述清洁流体能够从所述清洁侧行进至所述污浊侧，并基本上禁止所述井下流体从所述污浊侧通过所述阀行进至所述清洁侧。