降低空蝕的油田節(jié)流裝置的制造方法
【專利說明】降低空蝕的油田節(jié)流裝置
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求提交于2012年3月14日，序列號(hào)第61/610，622號(hào)，發(fā)明名稱為“Reduced Cavitat1n Oilfield Choke” 的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的利益。
[0003]關(guān)于聯(lián)邦政府贊助的研究或研發(fā)的聲明
[0004]不適用。
[0005]參考附錄
[0006]不適用。
【背景技術(shù)】
[0007]幾十年來(lái)在油田的操作中一直使用節(jié)流裝置(choke)來(lái)降低高壓流動(dòng)流體的流體壓力，該高壓流動(dòng)的流體通常包含顯著降低節(jié)流裝置有效壽命的固體和/或化學(xué)物質(zhì)。節(jié)流裝置的壽命還會(huì)由于在高壓流體減壓時(shí)發(fā)生的空蝕(cavitat1n)和/或閃蒸(flashing)而顯著降低。
[0008]為降低節(jié)流裝置中的空蝕和閃蒸已經(jīng)做出了各種嘗試。可使用多個(gè)同心罐籠(cage)或多個(gè)堆疊的盤來(lái)限定出穿過節(jié)流裝置的曲折路徑，但是這樣的設(shè)計(jì)的制造成本非常昂貴。在例如Weir Power & Industrial的用于它們的X-Stream節(jié)流裝置的小冊(cè)中公開了堆疊盤。制造從盤面延伸具有直徑變化的交錯(cuò)圓柱體的多個(gè)盤的高成本是這些設(shè)計(jì)的顯著缺陷。
[0009]通過本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，在下面公開了一種改進(jìn)的降低空蝕的油田節(jié)流裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，降低由于高壓流體通過節(jié)流裝置產(chǎn)生空蝕和/或閃蒸的節(jié)流裝置包括:具有高壓入口端口和低壓出口端口的殼體，以及被定位在殼體內(nèi)并具有用于流體從其中穿過的通路的罐籠。多個(gè)珠子被各自定位在罐籠中，使得流體在通過罐籠時(shí)在罐籠和珠子之間以及珠子之間流動(dòng)。通過流體流經(jīng)罐籠降低了流體壓力，從而降低了空蝕。
[0011]本發(fā)明提供了一種降低由于高壓流體通過節(jié)流裝置而產(chǎn)生的空蝕和/或閃蒸的節(jié)流裝置，包括:殼體，其具有高壓入口端口和低壓出口端口 ；一個(gè)或多個(gè)罐籠，其被定位在殼體內(nèi)，并具有將流體接收至罐籠內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)入口端口，以及使流體離開罐籠的一個(gè)或多個(gè)出口端口 ；致動(dòng)器；流動(dòng)控制器，其連接至致動(dòng)器，并被配置成至少部分地阻斷進(jìn)入至少一個(gè)罐籠的入口端口；以及，多個(gè)珠子，其被定位在珠子罐籠內(nèi)，使得流體在經(jīng)過珠子罐籠時(shí)，在珠子罐籠和多個(gè)珠子之間以及珠子之間流動(dòng)，并且在流體流經(jīng)珠子罐籠時(shí)降低流體壓力。
[0012]根據(jù)以下詳細(xì)的說明，本發(fā)明的這些的和進(jìn)一步的特征以及優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，其中將對(duì)隨附的附圖進(jìn)行參考。
【附圖說明】
[0013]圖1是節(jié)流裝置的一個(gè)實(shí)施例的橫截面視圖。
[0014]圖2是節(jié)流裝置的可選實(shí)施例的橫截面視圖。
[0015]圖3是節(jié)流裝置的另一個(gè)實(shí)施例的橫截面視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]參考圖1，節(jié)流裝置10包括殼體12，其具有高壓入口端口 14和低壓出口端口 16。罐籠(cage) 18被定位在殼體內(nèi)并具有用于使流體從其穿過的內(nèi)部通路19。節(jié)流裝置座20可被螺紋連接至殼體12，并且罐籠18可被收縮配合或以其它方式固定至節(jié)流裝置座。在圖1中，流體穿過殼體12的側(cè)面進(jìn)入并流動(dòng)至在流動(dòng)控制器(諸如控制套筒)24和罐籠18之間環(huán)形區(qū)域22中。套筒24可相對(duì)于罐籠軸向地上下移動(dòng)以分別打開或關(guān)閉在罐籠側(cè)面的多個(gè)端口 26中的各自端口。在圖1中，附圖的左側(cè)示出了完全關(guān)閉的套筒，而附圖的右側(cè)示出了完全打開的套筒。當(dāng)套筒暴露出端口 26時(shí)，流體流入罐籠并流至節(jié)流裝置底部，然后流出端口 16。帽36封住套筒24的上端部，并且密封圈38在套筒24的上端部處將帽和桿40之間密封。螺母42螺紋連接至殼體12并使帽36穩(wěn)定。端口 26可以射流的形式引導(dǎo)流體，其被引向并沖擊罐籠18內(nèi)的其它射流，從而增加了使流體減速且無(wú)空蝕的有用階段。
[0017]依據(jù)本發(fā)明，可通過在罐籠內(nèi)提供珠子30而顯著降低空蝕。這些珠子可由碳化鎢，或其它耐磨損和/或耐化學(xué)腐蝕的材料制成。可使珠子30有效地填滿罐籠18的內(nèi)部。并且可在進(jìn)行任何其它熱處理操作之前燒結(jié)至罐籠上。一旦將珠子填滿罐籠，可將帽28放置到罐籠18的頂部上，從而稍微壓擠在罐籠內(nèi)的珠子30。然后罐籠和多個(gè)珠子可通過熱等靜壓操作(HIP)被燒結(jié)以形成其中珠子彼此結(jié)合并被結(jié)合至罐籠的單個(gè)一體單元。隨著高壓流體在珠子之間并圍繞珠子流過曲折的路徑，能量被耗散，使得在節(jié)流裝置中沒有單個(gè)壓力下降階段使流體壓力下降至產(chǎn)生空蝕或閃蒸的點(diǎn)以下。這些珠子也沒有對(duì)腐蝕流體呈現(xiàn)任何尖角，其而可能迅速磨損和縮短減壓件(trim)的有效壽命。通過提供由碳化鎢制成的珠子，對(duì)這些珠子的化學(xué)腐蝕明顯降低。與現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)相比，在罐籠內(nèi)使用珠子顯著降低了節(jié)流裝置的制造成本。
[0018]圖2是節(jié)流裝置的可選實(shí)施例，其中，與圖1中討論的實(shí)施例功能相似的部件在圖2中具有相同的附圖標(biāo)記。像圖1那樣，附圖的左側(cè)示出了完全關(guān)閉的套筒，而附圖的右側(cè)示出了完全打開的套筒。在圖2的實(shí)施例中，包圍珠子30的罐籠18在噴射罐籠52的下游，噴射罐籠接收來(lái)自端口 14的流體并使流體通過端口 54進(jìn)入噴射罐籠52的內(nèi)部56。如前面所討論的，端口 54優(yōu)選地為放射狀地偏置(radially offset)，使得被引至中心線58的沖擊射流理想地遇到類似的射流，結(jié)果是一些流體被引至罐籠52的上端板60，且流體速度明顯降低而沒有空蝕或閃蒸。
[0019]因此圖2的設(shè)計(jì)使用了噴射罐籠52以接收通路56中的流體，并使流體通過罐籠18的頂部28中的端口 26。流體經(jīng)過珠子30并通過多個(gè)排放端口 16離開。圖2的設(shè)計(jì)對(duì)于一些應(yīng)用是優(yōu)選的，這是因?yàn)榕c圖1中的設(shè)計(jì)相比，附加的減速階段降低了在珠子30上的拖曳(drag)。
[0020]圖3是節(jié)流裝置的另一個(gè)實(shí)施例的橫截面視圖。節(jié)流裝置10的一部分類似于圖2中的實(shí)施例，并且在圖2實(shí)施例中所討論的相似的部件在圖3中具有相同的附圖標(biāo)記。像圖2那樣，附圖的左側(cè)示出了完全關(guān)閉的套筒，而附圖的右側(cè)示出了完全打開的套筒。節(jié)流裝置10包括以上所說明的閥部件，以對(duì)從高壓入口端口 14通過節(jié)流裝置而流出低壓出口端口 16的流體流動(dòng)進(jìn)行節(jié)流。手動(dòng)式或動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器可使帶有流動(dòng)控制器(例如控制套筒24)的閥桿40升高或者降低，以不覆蓋、部分覆蓋，或完全覆蓋噴射罐籠52的入口端口 54，從而不阻斷、部分阻斷，或者完全阻斷流入噴射罐籠52內(nèi)部56的流體。頂帽28的端口 26可使流體從噴射罐籠的內(nèi)部流至珠子罐籠18中。
[0021]流體流動(dòng)可圍繞珠子罐籠的入口錐形部64流遍珠子30。珠子罐籠30可在其內(nèi)直徑68的基本全部的長(zhǎng)度上形成螺紋。非限制性地且僅作為示例，可使用具有每英寸4個(gè)或更少螺紋的粗牙螺紋，例如ACME型螺紋。在珠子被安裝在珠子罐籠內(nèi)以后，與內(nèi)直徑68具有匹配螺紋的蓋，例如端部插塞(plug) 66，可被螺紋連接至珠子罐籠18中。正如對(duì)于一