[发明专利]旋转流体输送仪器和相关方法

说明书

技术领域

本发明涉及旋转流体输送仪器和相关方法。具体但非唯一地，本发明涉及流体泵或马达，如用于井下应用、和发动机。

发明背景

已知不同类型的流体输送仪器。例如，已知各种泵用于将流体从一个地点输送至另一个地点。例如，在从地层进行流体回收中，如在油气工业中，井下泵可用于协助输送流体至地表(例如，其中井下流体静压力不足以驱动油或气至地表)。

机室(室，chamber)用于实现流体适当增压或减压。通常活塞用于改变流体室内的压力，或响应于室内压力变化提供机械输出如轴向移动。例如，已知的泵利用活塞来将轴向机械移动转换成流体增压，以迫使流体离开流体室。类似地，内燃发动机利用燃料氧化导致的压力增加来迫使活塞向上或向下。

泵、马达或发动机通常具有阀或受控端口来控制进入或离开机室的流体输入或输出的正时。阀可以是单程阀，以限制流动方向。

在一些应用中，如从地下地层回收流体如烃类的井下操作中，有时需要在远距离远程操作泵和马达，通常在挑战性条件下，如高温和高压。泵、马达或发动机的操作故障或不确定性可导致耗时和代价高昂的延迟并且有可能导致危险情况。例如，井下马达故障可能需要从数千米深度撤回器具，延误数小时操作，代价高昂。为试图确保可靠性，泵、马达和发动机通常复杂或昂贵。

此背景用于设定领域，从而使得技术人员读者更充分地理解下文描述。因此，上文讨论不一定被用作承认该讨论是本领域状态的部分或是公知常识。

本发明的至少一个方面的至少一个实施方式的一个目的是试图消除或至少减轻现有技术的一个或多个问题和/或缺点。

发明概述

根据本发明的第一方面，提供流体输送设备。设备可包括具有中心轴并且包括外表面的内部构件。设备可包括与内部构件共轴排列并且包括内表面的外部构件，该内表面与内部构件的外表面径向间隔，以限定内部和外部构件之间的空间。设备可包括第一轴构件。设备可包括第二轴构件。设备可包括在空间内限定的至少一个流体室。设备可包括通入至少一个流体室的流体进口；和离开至少一个流体室的流体出口。第一和/或第二轴构件中的至少一个可以是可绕中心轴旋转的，以改变至少一个流体室的容积。

至少一个流体室可包括可变流体室。至少一个流体室的容积可相应于第一和/或第二轴构件的旋转位置。

空间可包括环面。

空间可包括棱柱。棱柱可包括圆柱。空间可包括下列中的一种或多种：多边棱柱、椭圆棱柱、圆盘、轮环、环。空间可包括基本上均一的内径和/或外径。

空间可基本上径向对称。空间可基本上径向均匀。

流体室可基本上径向对称。流体室可基本上径向均匀。流体室可经至少部分其直径和/或围绕至少部分其外周具有基本上均一的高度。

第一和/或第二轴构件/可被布置在空间中。

至少一个流体室可被布置在第一和第二轴构件之间。

第一和/或第二轴构件中的至少一个是可绕中心轴旋转的，以基本上关闭至少一个流体室。第一和/或第二轴构件中的至少一个可被配置以在空间内冲程或轴向移位，从而基本上关闭至少一个流体室。

至少一个流体室可被第一轴构件、第二轴构件、内部构件和外部构件基本上限定。至少一个流体室可被布置在邻近内部构件和/或外部构件和/或第一和/或第二轴构件。

至少一个流体室可被布置与第一和第二轴构件中的至少一个的轴向远离。例如，第二轴构件可被布置在流体室和第一轴构件之间。

设备可包括通孔。设备可包括轴向通孔。通孔可轴向经过或穿过流体室。通孔可至少选择性地与流体室流体隔离。设备可被配置以允许仪器穿过其中轴向通过。例如，通孔可被配置以允许线缆、钢丝(slickline)、盘管、落球、或类似物轴向通过。

设备可包括泵。至少一个流体室的容积可响应于机械输入而改变。例如，至少一个流体室容积可响应于第一和/或第二轴构件的旋转而改变。

设备可包括马达。至少一个流体室的容积可响应于流体压力而改变。例如，至少一个流体室容积可响应于流体压力差如跨越进口和/或出口的流体压力差而改变。

设备可包括发动机。例如，至少一个流体室中至少部分可包括燃烧室。至少一个流体室容积可响应于内部至少一个流体室的压力变化而改变，如其中燃烧导致的压力变化。出口可包括排气口。

至少一个流体室的容积可相应于第一和/或第二轴构件的轴向位置。轴向位置可包括轴向间隔。设备可包括转子。第二轴构件可包括转子。第二轴构件可包括活塞头。设备可包括定子。第一轴构件可包括定子。第一轴构件可包括圆柱。