[发明专利]带有润滑系统的旋转式等压压力交换器系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求以下申请的优先权和权益：2013年12月31日提交的名称为“Rotary Isobaric Pressure Exchanger System with Flush System(带有冲洗系统的旋转式等压压力交换器系统)”的美国临时专利申请第61/922,598号；2013年12月31日提交的名称为“Rotary Isobaric Pressure Exchanger System with Lubrication(带有润滑的旋转式等压压力交换器系统)”的美国临时专利申请第61/922,442号；以及2014年12月30日提交的名称为“Rotary Isobaric Pressure Exchanger System with Lubrication System(带有润滑系统的旋转式等压压力交换器系统)”的美国非临时性专利申请第14/586,545号，这些申请以引用方式全文并入本文中以用于所有目的。

背景技术

本节旨在向读者介绍可能与在下文中描述和/或要求保护的本发明的各个方面有关的技术的各个方面。本讨论被认为有助于向读者提供背景技术信息，以有利于更好地理解本发明的各个方面。因此，应当理解，这些陈述是要基于此来阅读的，而不是作为现有技术的陈述。

在石油和天然气行业中的完井操作常常涉及液力压裂(常称为水力压裂或压裂)以增加岩层中的石油和天然气的释放。液力压裂涉及将包含水、化学物质和支撑剂(如砂、陶瓷)的流体(如压裂流体)的组合在高压下泵入井中。流体的高压增加了裂缝尺寸和裂缝扩展通过岩层，以释放更多石油和天然气，同时支撑剂在流体被减压时防止裂缝闭合。压裂操作使用高压泵来增加压裂流体的压力。遗憾的是，压裂流体中的支撑剂可能妨碍旋转设备的操作。在某些情况下，固体可以阻止旋转部件旋转和/或当它们进入旋转和非旋转设备之间的间隙时造成磨损。

附图说明

当参考附图阅读下面的具体实施方式时，本发明的各种特征、方面和优点将变得更好理解，在所有图中类似的标记表示类似的部件，在附图中：

图1是带有液压能量传递系统的压裂系统的实施例的示意图；

图2是旋转式等压压力交换器(旋转式IPX)的实施例的分解立体图；

图3是处于第一操作位置的旋转式IPX的实施例的分解立体图；

图4是处于第二操作位置的旋转式IPX的实施例的分解立体图；

图5是处于第三操作位置的旋转式IPX的实施例的分解立体图；

图6是处于第四操作位置的旋转式IPX的实施例的分解立体图；

图7是带有润滑系统的旋转式IPX的实施例的剖视图；

图8是带有冲洗系统的旋转式IPX的实施例的剖视图；以及

图9是在图8的线9-9内的旋转式IPX的实施例的局部剖视图。

具体实施方式

下面将描述本发明的一个或多个特定实施例。这些描述的实施例仅是本发明的示例。另外，为了提供这些示例性实施例的简要说明，可能无法在本说明书中描述实际实施方案的所有特征。应当理解，任意工程或设计项目中的任何这种实际实施方案的改进、大量的针对实施方案的决定都应实现改进者的具体目标，例如遵守在各个实施方案中均不同的与系统相关和与商业有关的限制。此外，应当理解，这样的改进可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开的有益效果的本领域普通技术人员来说，这些都是设计、制造和生产中的常规任务。

如下文详细讨论的，压裂系统或液力压裂系统包括液压能量转移系统，该系统在第一流体(如压力交换流体，例如基本上不含支撑剂的流体)和第二流体(如压裂流体，例如携带支撑剂的流体)之间转移功和/或压力。例如，第一流体可以在第一压力下，该第一压力在大约5,000kPa至25,000kPa、20,000kPa至50,000kPa、40,000kPa至75,000kPa、75,000kPa至100,000kPa之间或大于第二流体的第二压力。在操作中，液压能量转移系统可能或可能不完全平衡在第一和第二流体之间的压力。因此，液压能量转移系统可以等压地或基本上等压地操作(如，其中第一和第二流体的压力在彼此的大约+/-1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％内平衡)。