一种用于改变泵排量配置的系统，其包括提供低压流体给泵的搅拌机。所述泵包括动力端和流体端，其中所述流体端包括许多柱塞。所述系统包括将所述动力端与可选择的所述柱塞的子集耦合的致动器。所述系统还包括根据工作泵送速率、工作泵送压力和/或流体端故障事件指示器选择所述柱塞的子集的控制器。所述控制器还命令所述致动器将所选择的所述柱塞的子集耦合至所述动力端。
以泵的动力端的旋转从具有第一多个柱塞的正排量泵泵送第一排量的流体，其中所述第一多个柱塞通过每个均包括短杆的多个第一致动器可脱离地耦合到所述动力端，并且其中所述多个第一致动器连接到所述动力端并且所述多个第一致动器的每个短杆可脱离地耦合到所述第一多个柱塞中的一个；
将所述第一多个柱塞改变为第二多个柱塞，其中所述改变包括将所述第一多个柱塞从所述多个第一致动器的短杆解耦并将所述第二多个柱塞通过每个均包括短杆的多个第二致动器耦合到所述动力端，并且其中多个第二致动器连接到所述动力端并且多个第二致动器的每个短杆可脱离地耦合到所述第二多个柱塞中的一个；和以所述泵的所述动力端的旋转从具有所述第二多个柱塞的所述正排量泵泵送第二排量的所述流体。
2.根据权利要求1所述的用于快速泵排量配置的方法，其中所述改变包括从一组三个柱塞转换为第二组三个柱塞。
3.根据权利要求1所述的用于快速泵排量配置的方法，其中所述改变包括添加一组三个柱塞或从所述第一多个柱塞中减去一组三个柱塞。
4.根据权利要求1所述的用于快速泵排量配置的方法，其还包括确定泵送压力已增大超过阈值及响应所述泵送压力增大超过所述阈值而执行所述改变。
5.根据权利要求1所述的用于快速泵排量配置的方法，其中所述改变远程执行。
6.根据权利要求1所述的用于快速泵排量配置的方法，其中所述泵还包括具有第一特定排量的第一组柱塞和具有第二特定排量的第二组柱塞。
7.根据权利要求6所述的用于快速泵排量配置的方法，其中所述改变还包括选择所述第一组柱塞和/或所述第二组柱塞。
8.根据权利要求1所述的用于快速泵排量配置的方法，其还包括用所述第一多个柱塞在泵送操作进行时启动所述泵，及在所述泵启动后将柱塞数量增加为所述第二多个柱塞。
9.根据权利要求1所述的用于快速泵排量配置的方法，其中所述改变包括小于选自由五秒、十秒、三十秒和六十秒组成的改变时间值的时间的改变时间值。
10.根据权利要求1所述的用于快速泵排量配置的方法，其中所述改变在不停止所述泵的泵送操作的情况下执行。
11.根据权利要求1所述的用于快速泵排量配置的方法，其还包括提供压力脉冲给井下装置。
12.根据权利要求1所述的用于快速泵排量配置的方法，其还包括在所述改变之后将所述第一多个柱塞固持在相距所述动力端的最回缩位置上。
每个均包括短杆的多个致动器，其被构造成将所述动力端与可选择数量的所述多个柱塞可脱离地耦合，其中所述多个致动器连接到所述动力端并且每个短杆可脱离地耦合到多个柱塞中的一个；
控制器，其被构造成根据工作泵送速率和工作泵送压力的至少一个选择所述多个柱塞的数量，并且响应所选择数量的所述多个柱塞提供致动命令。
14.根据权利要求13所述的用于快速泵排量配置的设备，其中所述泵包括两组三个柱塞，且其中所述可选择数量的所述多个柱塞包括第一组三个柱塞、第二组三个柱塞和两组三个柱塞。
15.根据权利要求13所述的用于快速泵排量配置的设备，其中所述控制器还被构造成根据选自由过压事件、高压事件、低压事件、泵故障事件、柱塞故障事件、维修事件、泵启动事件、空化事件、搅拌机故障事件和低压流体输送故障事件组成的事件的事件选择所述多个柱塞的数量。
16.根据权利要求13所述的用于快速泵排量配置的设备，其中所述致动器中的至少一个还包括滑动套管，其接合槽中的滚珠或成形止动器。
17.根据权利要求16所述的用于快速泵排量配置的设备，其中所述致动器还包括键或位移杆，其接合所述滚珠、所述成形止动器和所述滑动套管的至少一个。
18.根据权利要求13所述的用于快速泵排量配置的设备，其中所述致动器中的至少一个还包括在第一接合位置上将夹具耦合至所述短杆的第一销和在第二接合位置上将所述夹具固定至所述流体端的静止部分的第二销，其中所述控制器接合所述第一销以将所述动力端耦合至所选择的柱塞并且接合所述第二销以将所述动力端从所述所选择的柱塞上解耦。
19.根据权利要求13所述的用于快速泵排量配置的设备，其中所述致动器中的至少一个还包括所述短杆上选择性地接合所述柱塞中的一个的柱塞轴上的第二多个齿状物的第一多个齿状物。
20.根据权利要求19所述的用于快速泵排量配置的设备，其还包括接合选择性地脱离所述第一多个齿状物和所述第二多个齿状物的螺旋齿轮的销。
21.根据权利要求20所述的用于快速泵排量配置的设备，其中所述销还选择性地将所述柱塞轴固持在相距所述短杆的最回缩位置上。
22.根据权利要求13所述的用于快速泵排量配置的设备，其中所述致动器中的至少一个还包括将所述短杆的短杆唇部耦合至所述柱塞的柱塞唇部的至少一个夹具，所述夹具包括易曲夹持构件和稳定销，其中所述稳定销偏至将所述短杆唇部耦合至所述柱塞唇部的稳定位置。
23.根据权利要求22所述的用于快速泵排量配置的设备，其中所述致动器还包括将所述稳定销移动至将所述短杆唇部从所述柱塞唇部解耦的释放位置的位移杆。
24.根据权利要求13所述的用于快速泵排量配置的设备，其中所述致动器中的至少一个还包括将所述短杆的短杆突出部耦合至所述柱塞的柱塞突出部的至少一个犬齿夹具。
25.根据权利要求24所述的用于快速泵排量配置的设备，其中所述致动器还包括防止具有所述柱塞突出部的所选择的柱塞与具有所述短杆突出部的短杆的相对旋转的稳定销。
搅拌机，其提供低压流体给泵，所述泵具有动力端和包括多个柱塞的流体端；
每个均包括短杆的多个致动器，其被构造成将所述动力端与可选择的所述多个柱塞的子集可脱离地耦合，其中所述多个致动器连接到所述动力端并且每个短杆可脱离地耦合到多个柱塞中的一个；
根据工作泵送速率、工作泵送压力和流体端故障事件指示器的至少一个选择所述多个柱塞的所述子集；和响应所选择的所述多个柱塞的子集提供致动命令。
27.根据权利要求26所述的用于快速泵排量配置的系统，其中所述控制器还被构造成根据选自由过压事件、高压事件、低压事件、泵故障事件、柱塞故障事件、维修事件、泵启动事件、空化事件、搅拌机故障事件和低压流体输送故障事件组成的事件的事件选择所述柱塞的所述子集。
28.根据权利要求26所述的用于快速泵排量配置的系统，其中所述控制器还被构造成选择所述柱塞的所述子集以将压力脉冲传达给井下装置。
29.根据权利要求26所述的用于快速泵排量配置的系统，其中所述控制器还被构造成响应过压事件将所述动力端从所有所述柱塞上分离。
30.根据权利要求26所述的用于快速泵排量配置的系统，其中可选择的所述柱塞的子集包括第一组具有第一特定排量的三个柱塞和第二组具有第二特定排量的三个柱塞。
31.根据权利要求26所述的用于快速泵排量配置的系统，其还包括流体耦合至目标储层的井眼和被构造成从所述井眼确定压力数据的数据收集模块，且其中所述控制器还被构造成根据来自对所述目标储层执行的小型压裂操作的处理压力值选择所述柱塞的所述子集。
用所述第一子集的所述柱塞泵送流体穿过所述流体管线；和
在用所述第一子集的所述柱塞泵送所述流体穿过所述流体管线后，将所述第一子集的所述柱塞从所述泵的动力端解耦，将第二子集的所述柱塞耦合至所述泵的所述动力端并且用所述第二子集的所述柱塞泵送所述流体穿过所述流体管线。
33.根据权利要求32所述的用于快速泵排量配置的方法，其还包括确定处理压力值，和响应所述处理压力值耦合所述第二子集的所述柱塞。
34.根据权利要求33所述的用于快速泵排量配置的方法，其中所述确定所述处理压力值包括执行选自由下列操作组成的操作的压力确定操作：从小型压裂操作确定所述处理压力值；
响应用所述第一子集的所述柱塞泵送期间观察到的压力预测最大处理压力。
35.根据权利要求32所述的用于快速泵排量配置的方法，其还包括探测对应于所述第一子集的所述柱塞的流体端故障事件和响应所述流体端故障事件耦合所述第二子集的所述柱塞。
用于快速泵排量配置的系统、设备和方法
[0001] 发明背景
[0002] 本部分的陈述仅提供与本公开内容相关的背景信息且不可构成现有技术。技术领域通常涉及正排量泵且更具体但不唯一地涉及高压正排量泵。使用具有若干泵缸的正排量泵的操作不时遇到高压情况、泵送系统内的一个或多个泵的故障或另外执行在相同泵送操作内需要一系列流体速率及压力的泵送操作。在本领域中改变泵的排量包括使用具有多级变速的泵、对需要泵的大规模拆卸的泵执行操作，及/或在高压泵送操作期间使人员暴露于处理铁或其它流体管道。在某些情况下，包括油田泵送应用，在泵送操作期间长时间停止泵送可能对泵送操作的成功不利。所以，在此领域需要进一步的技术开发。发明概要
[0003] 一个实施方案是用于在泵送期间快速改变特定泵排量的独特方法。其它实施方案包括将泵流体端的部分与泵动力端快速连接或分离的独特方法、系统和设备。应从下文描述和附图中了解其它实施方案、形式、目的、特征、优点、方面和好处。
[0004] 附图简述
[0005] 图1是用于快速泵排量配置的系统的示意图。
[0006] 图2是用于将短杆耦合至柱塞的致动器的示意图。
[0007] 图3是用于将短杆耦合至柱塞的另一致动器的示意图。
[0008] 图4A是用于将短杆耦合至柱塞的另一致动器的示意图。
[0009] 图4B是耦合至柱塞接合齿的齿状物的示意图，所述柱塞接合齿耦合至短杆。
[0010] 图4C是耦合至旋转超过耦合至短杆的齿状物的柱塞的齿状物的示意图。
[0011] 图4D是耦合至柱塞的齿状物的示意图，所述柱塞用耦合至短杆的齿状物锁定。
[0012] 图5A是处于接合位置的用于将短杆耦合至柱塞的另一致动器的示意图。
[0013] 图5B是处于脱离位置的用于将短杆耦合至柱塞的致动器的示意图。
[0014] 图6A是处于接合位置的用于在将短杆耦合至柱塞的另一致动器的侧视图的示意图。
[0015] 图6B是处于接合位置的用于将短杆耦合至柱塞的致动器的透视图的示意图。
[0016] 图6C是处于脱离位置的用于将短杆耦合至柱塞的致动器的侧视图的示意图。
[0017] 图6D是处于脱离位置的用于将短杆耦合至柱塞的致动器的透视图的示意图。
具体实施方式
[0018] 为了促进对本发明的原理的理解，现参考图中所示的实施方案并且将使用特定语言描述所述实施方案。但是，应了解不由此旨在限制本发明的范围，本文中涵盖如与本发明相关的本领域技术人员通常能够想到的、所说明的实施方案的任意变更和进一步修改以及如其中所说明的本发明的原理的任意其它应用。
[0019] 参考图1，系统100包括提供低压流体到泵104的搅拌机102。如本文中所使用的低压流体是在被泵加压前位于泵的低压侧上的流体。低压流体可通过搅拌机102或其它输送装置加压并且可具有明显大于环境压力的压力。低压流体输送装置的非限制性实施例包括离心泵和重力给料装置。泵104包括动力端106和具有许多柱塞110的流体端108。动力端106可以是本领域中已知的任意泵动力机构或机构组合，至少包括从另一装置(例如，从动力输出轴)接收动力的内燃机、液压系统、电气系统和/或机械系统。流体端108接收低压流体并且提供加压流体。流体端108包括本领域已知的活塞、泵缸、柱塞110和/或其它正向加压装置。
[0020] 系统100包括将动力端耦合至可选择的柱塞110子集的致动器112。可选择的子集包括从零柱塞110(即，动力端从流体端上分离)到所有柱塞110的任意数量的柱塞110。示例性流体端108包括第一组柱塞110a和第二组柱塞110b且当运行任一组柱塞110a、
110b时，流体端108运行为三级泵且当运行两组柱塞110a、110b时运行为六级流体端。在图1所示的位置中，第一组柱塞110a耦合至动力端106且第二组柱塞110b从动力端106脱离。第二组柱塞110b例如通过偏压构件(弹簧等)从动力端回缩或(例如，通过接合凹口的销，未示出)机械固持使得短杆114的循环不会对第二组柱塞110b产生影响。在示例性实施方案中，第一组三个柱塞110a包括第一特定排量(例如，针对动力端106的每次旋转由柱塞110a输送的流体量)和第二组三个柱塞110b包括第二特定排量。
[0021] 在某些实施方案中，系统100还包括针对泵排量的快速配置执行某些操作的控制器116。在某些实施方案中，控制器形成包括具有存储器、处理和通信硬件的一个或多个计算装置的处理子系统的一部分。控制器116可以是单个装置或分布装置且控制器的功能可通过硬件或软件执行。控制器116的某些操作可由操作者手动执行或通过开关、杠杆及其它输入提供为至控制器116的操作者输入。控制器116的某些操作可通过计算机响应提供在计算机可读介质上的指令而执行。
[0022] 控制器116根据工作泵送速率、工作泵送压力和/或流体端故障事件指示器选择柱塞110的子集。例如，工作泵送速率和/或工作泵送压力可由操作者根据工作设计提供给控制器116，且控制器116响应工作泵送速率和压力选择柱塞110的子集。柱塞110可以是不同大小，例如第一组柱塞110a可以是较低速率较高压力应用中所使用的较小柱塞且第二组柱塞110b可以是较高速率较高压力应用中所使用的较大柱塞。控制器116通过本领域已知的任意方法确定工作泵送速率和/或压力，包括至少根据传感器、存储在计算机可读介质上的软件值、由开关或电子输入提供的值、提供在数据链路上的值和/或提供作为诸如泵送速率命令或最大压力限制的输入的值探测速率和压力。
[0023] 在所提供的实施例中，控制器116选择第一组柱塞110a、第二组柱塞110b或两组柱塞110a、110b。从将流体平稳输送出泵104的角度来看需要利用三柱塞的组。但是，控制器116可选择任意数量的柱塞110。例如，在工作压力和动力端106的可用动力需要时，选择单个柱塞110。控制器116可在选择柱塞110前执行本领域已知的任意成本或效益分析，包括：确定如果泵104完全无法用于输送流体，是否会发生工作故障；确定响应名义外泵送条件而发生的空化程度或压力脉动；确定任意用户重写值(例如，用户命令指示控制器116在任意情况下输送流体或若三柱塞110组无法使用，那么停止泵送)。在某些实施方案中，控制器116可响应侦测到的特定柱塞110或与特定柱塞110相关的流体端108的相关阀门(未示出)或其它组件的故障条件而取消特定柱塞的选择。
[0024] 控制器116还响应所选择的柱塞110子集提供致动命令。在某些实施方案中，致动命令是将所选择的柱塞110耦合至动力端106并将未选择的柱塞110从动力端106解耦的致动器112的直接控制(例如，液压、电、气动或数据链路命令)。致动命令可以是本领域中已知的用于实现致动器112的适当移动的任意致动命令，至少包括操作者可见的指示操作者应将哪个柱塞110耦合至动力端106或从动力端106解耦的显示值。在某些实施方案中，致动命令可通过基于泵送速率的预定值提供，例如存储在泵附近、根据将由泵104提供的泵送速率指示应将哪个柱塞110耦合及解耦的书面表格。存储在与泵104相关的计算机可读介质上的书面表格和/或任意数据可根据泵104的条件更新——例如根据目前安装在泵104上的柱塞110的大小。
[0025] 控制器116还根据所确定的事件选择柱塞子集。所确定的事件包括本领域中已知的受特定排量影响的任意事件(即，针对动力端106——例如，动力端的机轴118的每次旋转从泵中输送的流体量)。示例性所确定的事件包括过压事件、高压事件、低压事件、泵故障事件、柱塞故障事件、维修事件、泵启动事件、空化事件、搅拌机故障事件和/或低压流体输送故障事件。高压事件包括系统100中高于阈值的任意压力，例如相对于动力端106上所允许的最大力较高的压力、相对于最大处理压力的高压、相对于处理设备的高压(例如，处理铁、至少部分暴露在处理压力中的外壳区段等)。在一个实施方案中，控制器116响应过压事件将动力端106从所有柱塞110分离。
[0026] 示例性系统100的实施方案包括流体耦合至目标储层122的井眼120和从井眼120确定压力数据的数据收集模块124。数据收集模块124可包括从分布在系统100中的不同传感器中确定数据的计算机，但是本文涵盖任意数据收集模块124。控制器116还根据来自对目标储层122执行的小型压裂操作的处理压力值选择柱塞110的子集。例如，在处理设备连接到井眼120后，执行确定储层122的泄漏值、裂缝闭合压力或其它参数的至少一个的小型压裂处理(小型数据收集压裂处理)，并且根据来自小型压裂操作的数据确定处理压力值。处理压力值可以是从小型压裂或其它泵送诊断测试确定的任意处理压力并且至少可包括估计的最大处理压力、破裂或压裂储层所需的压力和/或不超过压力(诸如避免压裂邻近目标储层122的储层的压力)的任一个。
[0027] 在某些实施方案中，控制器116选择柱塞110的子集以将压力脉冲传达给井下装置(未示出)。压力脉冲可用于与井下工具连通、与测井工具连通或响应测井工具或执行本领域中已知的任意其它压力脉冲操作。
[0028] 示例性设备包括具有动力端106和流体端108的泵104，流体端108具有许多柱塞110。所述设备还包括将动力端106与可选择数量的柱塞110耦合的致动器112和根据工作泵送速率和/或工作泵送压力选择柱塞110的数量的控制器116。控制器116还响应所选择的柱塞110的数量提供致动命令。示例性设备包括具有两组三柱塞110a、110b的泵，其中可选择数量的柱塞包括第一组三个柱塞110a、第二组三个柱塞110b和/或三柱塞110a组、110b组两者。在某些实施方案中，控制器116根据事件选择柱塞的数量，所述事件包括过压事件、高压事件、低压事件、泵故障事件、柱塞故障事件、维修事件、泵启动事件、空化事件、搅拌机故障事件和/或低压流体输送故障事件。在某些实施方案中，致动器112可手动操作。
[0029] 参考图2，示例性设备包括作为滑动套管202的致动器，所述滑动套管将滚珠204接合在槽206和/或成形止动器(未示出)中。所述设备可包括例如围绕柱塞110或短杆114径向分布的多个滚珠204。图2所示的设备还包括接合滚珠、成形止动器和/或滑动套管202的键或位移杆208。在图2的实施例中，位移杆208在邻近柱塞110时接合滑动套管
202，当短杆114推动柱塞110时将套管202推至滚珠204上方并且使短杆114从柱塞110脱离。位移杆208的连续移动使杆208与柱塞110中的凹口210接合，将柱塞固持在最回缩位置并且防止柱塞110与短杆114碰撞(但是，通常短杆114与柱塞110之间的接触将在短杆114的最伸展位置上继续)。在某些实施方案中，当杆208回缩时，可(例如，用弹簧)偏压套管202使其返回图2所示的位置，使滚珠204可以重新接合短杆114和柱塞110。可(例如，用弹簧、可折叠金属突出部等)偏压滚珠204至向外位置，同时具有易曲性以在套管
202向前时被压入短杆114中。杆208固定至流体端108的静止部分(未示出)。图2所示的设备仅为说明性的且本文涵盖包括滚珠和槽、成形止动器或其它耦合机构的任意实施方案。
[0030] 参考图3，示例性致动器包括在第一接合位置上将夹具308耦合至短杆114的第一销302和在第二接合位置上将夹具308固定至流体端306的静止部分的第二销304。图3所示的致动器被示为在第二接合位置并且可见当短杆114回缩(移至右侧)时，柱塞110保持并且从短杆114解耦。
[0031] 在第一接合位置(未示出)中，销302向上移动并且接合短杆114，而第二销304向下移动且夹具308不再固定至流体端306的静止部分。从图3的图示中可见在第一接合位置中，当短杆114回缩时，柱塞110随短杆114移动且柱塞110由此耦合至泵104的动力端106。销302、304的协调移动可通过本领域中已知的任意机构致动和实施，包括但不限于弹簧回程或摇臂的使用。销302、304的致动可以是电子、液压、气动、手动的或通过本领域中已知的任意其它机构并且可由控制器116操作或可根据控制器116的指示。在某些实施方案中，控制器116接合第一销302(同时或事先脱离第二销304)以将动力端106耦合至所选择的柱塞110并且接合第二销304(同时或事先脱离第一销302)以将动力端106从所选择的柱塞110解耦。泵104上的每个柱塞110可具有相关的夹具308和销302、304，使控制器116可选择或取消选择任意柱塞110。
[0032] 参考图4A，示例性致动器包括短杆114上选择性地接合所选择的柱塞110轴上的第二数量的齿状物402的第一数量的齿状物404。当脱离的短杆114接近柱塞110(在图4A的图示中的方向410上移动)时，短杆114的齿状物404接合柱塞110的齿状物402。在某些实施方案中，柱塞110包括具有齿状物402的面板414，且面板414相对于扭转弹簧(或为齿状物402提供旋转自由的任意其它机构)上的柱塞114在方向408上旋转。在齿状物402、404穿过彼此后，扭转弹簧使面板414(在方向412上旋转——参考图4D)返回，由此锁定齿状物并且通过短杆114将柱塞110接合至动力端。齿状物402、404的示例性接合在图
4B至图4D中示出，其中在图4B中齿状物402、404接近；在图4C中旋转408使齿状物402、
404滑过彼此；及在图4D中返回旋转412锁定齿状物402、404。齿状物402、404的数量可根据得益于本公开内容的本领域技术人员所知的信息选择并且可至少根据所要成本、制造复杂度、所使用的材料和在接合、脱离和泵送期间所施加的力而变化。此外或或者，一侧或两侧的齿状物402、404可在短杆114强制碰触柱塞110时螺旋成形以扭转地锁定在一起。
在某些实施方案中，仅使用每个齿状物402、404的一个。
[0033] 图4A所示的设备包括当将柱塞110从短杆114解耦时将柱塞110固持在最远回缩位置上的机构。例如，滑杆208接合柱塞110上的特征部以使柱塞110从短杆114分离及/或将柱塞110固持至最大回缩位置(例如，流体端306中或与短杆114相距最大距离处)。在图4A的实施方案中，凸轮208接合提供在面板414的圆周上的螺旋齿406，迫使面板414(在方向408上)旋转以脱离齿状物402并且将柱塞110固持到最大回缩位置。本文涵盖本领域中已知的任意致动器或致动器组合以旋转和回缩柱塞110，包括但不限于接合柱塞110上的槽。在某些实施方案中，当短杆114朝向流体端完全伸展时(即柱塞110位于上止点)，凸轮208接合螺旋齿406，其中齿状物402、404的接合力处于最小值或在某些实施方案中具有少量松弛。
[0034] 在某些实施方案中，短杆114包括短杆唇部504且柱塞110包括柱塞唇部506。夹具502通过接合或脱离唇部504、506而与短杆114及柱塞110耦合或解耦。夹具502可以是涵盖唇部504、506两者的刚性夹具并且可具有快卸杠杆或其它装置。例如，在某些实施方案中可使用Victualic Company，4901 Kesslersville Road，Easton，PA销售的Style 78 Snap-Joint Coupling或类似装置。夹具502可机械、电磁、热或通过本领域中已知的任意其它手段操作。参考图5A，夹具502将短杆唇部504耦合至柱塞唇部506，其中夹具502包括易曲夹持构件(例如，易曲点508或铰链)和稳定销510。图5A图示中的稳定销510偏至将短杆唇部504耦合至柱塞唇部506的稳定位置。致动器还包括将稳定销510移动至释放位置的位移杆208，使易曲点508弯曲并且由此将短杆唇部504从柱塞唇部506解耦(参考图5B)。位移杆208还可将柱塞110固持在最回缩位置上以防止柱塞110与短杆114之间的碰撞。位移杆208的释放使稳定销510可将夹具502返回至短杆114的下一碰触将使柱塞110耦合至短杆114的位置。
[0035] 另一示例性设备包括具有将短杆突出部604耦合至柱塞突出部606的犬齿夹具602。柱塞110(或短杆114，但是短杆114通常可旋转地固定)旋转至接合位置使犬齿夹具602与相对突出部接合。参考图6A，侧视图示出接合短杆突出部604的犬齿夹具602且图6B示出接合短杆突出部604的犬齿夹具602的透视图。在图6A的图示中，犬齿夹具602固定在柱塞110上，但是犬齿夹具602或可包括在短杆114上或可提供许多犬齿夹具602，一些位于短杆114上且一些位于柱塞110上。柱塞110(或短杆114)旋转至脱离位置使犬齿夹具602从相对突出部上脱离且当短杆114从柱塞110上回缩时，短杆114自由移离而不耦合至柱塞110。参考图6C，侧视图示出旋转并且从短杆突出部604脱离的犬齿夹具602且图6C示出从短杆突出部604脱离的犬齿夹具602的透视图。柱塞110和/或短杆114可抗旋转且致动器在柱塞110(或短杆114)上提供力以在接合位置与脱离位置之间旋转。
在某些实施方案中，柱塞110(或短杆114)可偏至接合位置或脱离位置的一个或可在正常移动期间(任意、自由或稍微)旋转且稳定销(未示出)可防止所选择的柱塞110(或短杆
114)的相对旋转从而维持所选择的位置(接合或脱离)。
[0036] 下列描述提供执行用于快速配置泵排量的程序的说明性实施方案。所说明的操作应理解成仅为示例性的且操作可组合或细分以及添加或去除以及整体或部分重新排序，除非本文另有明确的相反规定。所描述的某些操作可由执行计算机可读介质上的计算机程序产品的计算机执行，其中计算机程序产品包括使计算机执行一个或多个操作或发出命令给其它装置以执行一个或多个操作的指令。
[0037] 程序包括以泵的动力端的旋转从具有第一数量的柱塞的正排量泵泵送第一排量的流体的操作。第一排量与第一数量的柱塞响应泵的动力端的旋转的活塞排量(例如，减去任意容积效率损耗)相关并且还与柱塞的表面积相关。程序还包括将第一数量的柱塞改变为第二数量的柱塞以及以泵的动力端的旋转从具有第二数量的柱塞的正排量泵泵送第二排量的流体的操作。在某些实施方案中，第二排量的流体是与第一排量不同的流体量(即，第二数量的柱塞的活塞排量与第一数量的柱塞的活塞排量不同)。在某些额外实施方案中，第二数量的柱塞可包括第一数量的柱塞；可以是与第一数量的柱塞不同的柱塞组；或可以是作为第一数量的柱塞的部分或完全子集的一组柱塞。
[0038] 程序的示例性操作包括通过从一组三个柱塞转换为第二组三个柱塞而改变柱塞。程序的替代操作包括添加一组柱塞、减去一组柱塞和/或将所有柱塞从动力端解耦。在某些实施方案中，改变柱塞的操作还包括确定泵送压力已增大超过阈值以及执行响应泵送压力增大超过阈值而改变柱塞的操作的操作。
[0039] 示例性程序可远程或由处于泵处的操作者执行。示例性程序包括选择第一组柱塞、第二组柱塞或两组柱塞的操作，由此按可选择的三个不同的特定排量值的一个运行六级泵。另一示例性程序包括用第一柱塞或第一数量的柱塞在泵送操作进行时(例如，其它流体耦合的泵已经在泵送的情况下)启动泵，并且在泵启动后将柱塞的数量增加为第二数量的柱塞。第一数量的柱塞和/或第二数量的柱塞可包括单个柱塞或零柱塞，其中柱塞的改变响应过压事件或其它泵停机情况而发生。
[0040] 在某些实施方案中，从第一数量的柱塞改变为第二数量的柱塞在改变时间值内发生。改变时间值根据特定系统和柱塞改变的目的而变化。在某些实施方案中，快速改变(例如，在归因于流体泄漏的近脱砂情况中，其中长时间的停机可能存在使泵送工作发生故障的风险)需要且可获得(例如，快速致动器响应可行，诸如自动化滑动套管、位移杆等)且改变时间值小于五秒。在某些实施方案中，依据得益于本公开内容的本领域技术人员所知的致动机构，改变时间值小于十秒(例如，在某些实施方案中的手动快卸夹具)或小于三十秒(例如，依据泵控制和响应，需要在转换期间滚动泵的若干操作)。在某些实施方案中，改变时间值可以小于六十秒或可以是大于六十秒的时间。本文所述的改变时间值是示例性的并且依据系统的特定要求和实施。在某些实施方案中，改变在不停止泵的泵送操作的情况下执行。
[0041] 另一示例性程序包括将具有许多柱塞的泵流体耦合至流体管线的操作；将第一子集的柱塞耦合至泵的动力端的操作和用第一子集的柱塞将流体泵送穿过流体管线的操作。程序还包括用第一子集的柱塞将流体泵送穿过流体管线的操作；将第二子集的柱塞耦合至泵的动力端的操作和用第二子集的柱塞将流体泵送穿过流体管线的操作。示例性程序还包括确定处理压力值和响应处理压力值执行耦合第二子集的柱塞的操作。
[0042] 确定处理压力值包括确定本领域已知的任意处理压力值，所述处理压力值指示需要不同泵特定排量(例如，柱塞头大小)或特定柱塞或柱塞组已遭遇故障或需要维护。确定处理压力值的示例性操作包括从小型压裂操作确定处理压力值；确定在泵送期间观察到的最大处理压力(其可在泵送期间更新)和/或响应用第一子集的柱塞泵送期间观察到的压力而预测最大处理压力。例如，处理压力值的确定可包括第一组柱塞的最大容许压力将在泵送操作期间的较迟时点被超过且在达到最大容许压力之前转换为第二组柱塞。在某些实施方案中，程序包括探测对应于第一子集的柱塞的流体端故障事件的操作和响应流体端故障事件耦合第二子集的柱塞的操作。
[0043] 示例性程序进一步包括提供压力脉冲给井下装置的操作。压力脉冲可用于与井下工具连通、与测井工具连通或响应测井工具或执行本领域中已知的任意其它压力脉冲操作。在某些其它实施方案中，程序包括在改变之后将第一多个柱塞固持在相距动力端的最回缩位置的操作。由此，脱离的柱塞在操作期间不与动力端的短杆碰撞。
[0044] 从附图和上文内容可见，涵盖根据本发明的多种实施方案。
[0045] 示例性方法包括以泵的动力端的旋转从具有第一数量的柱塞的正排量泵泵送第一排量的流体；将第一数量的柱塞改变为第二数量的柱塞；和以泵的动力端的旋转从具有第二数量的柱塞的正排量泵泵送第二排量的流体。示例性方法还包括通过从一组三个柱塞转换为第二组三个柱塞而改变柱塞。所述改变可包括添加一组柱塞或减去一组柱塞，包括将所有柱塞从动力端解耦。在某些实施方案中，所述方法还包括确定泵送压力已增大超过阈值并且响应泵送压力增大超过阈值而执行所述改变。
[0046] 示例性方法可远程执行。在某些实施方案中，第一组柱塞具有第一特定排量且第二组柱塞具有第二特定排量，其中特定排量与针对动力端的每次旋转而泵送的流体量成比例。示例性方法还包括选择第一组柱塞、第二组柱塞和两组柱塞之一，由此使六级泵可按三个不同特定排量值运行。所述方法还包括用第一多个柱塞在泵送操作进行时(例如，其它流体耦合的泵已经在泵送的情况下)启动泵，并且在泵启动后将柱塞的数量增加为第二多个柱塞。在某些实施方案中，第一数量的柱塞和/或第二数量的柱塞可以是单个柱塞。在某些实施方案中，改变在小于五秒、十秒、三十秒和/或六十秒的改变时间值内发生。在某些实施方案中，改变在不停止泵的泵送操作的情况下执行。示例性方法还包括提供压力脉冲给井下装置和/或在改变之后将第一多个柱塞固持在相距动力端的最回缩位置。
[0047] 另一示例性实施方案是包括具有动力端和流体端的泵的设备，流体端具有许多柱塞。所述设备还包括将动力端与可选择数量的柱塞耦合的致动器和根据工作泵送速率和/或工作泵送压力选择柱塞的数量的控制器。控制器还响应所选择的柱塞数量提供致动命令。示例性设备包括具有两组三个柱塞的泵，其中可选择数量的柱塞包括第一组三个柱塞、第二组三个柱塞和/或两组三个柱塞。在某些实施方案中，控制器根据事件选择柱塞的数量，所述事件包括过压事件、高压事件、低压事件、泵故障事件、柱塞故障事件、维修事件、泵启动事件、空化事件、搅拌机故障事件和/或低压流体输送故障事件。
[0048] 示例性设备包括作为接合槽中的滚珠和/或成形止动器的滑动套管的致动器并且还可包括接合滑动套管、滚珠和/或成形止动器的键或位移杆。在某些实施方案中，致动器包括在第一接合位置上将夹具耦合至短杆的第一销和在第二接合位置上将夹具固定至流体端的静止部分的第二销。控制器接合第一销以将动力端耦合至所选择的柱塞并且接合第二销以将动力端从所选择的柱塞解耦。
[0049] 在某些实施方案中，致动器包括短杆上选择性地接合所选择的柱塞轴上的第二数量的齿状物的第一数量的齿状物和选择性地将第一多个齿状物和第二多个齿状物锁定接合的螺旋齿轮的销。在额外或替代实施方案中，致动器包括将短杆唇部耦合至柱塞唇部的夹具，其中夹具包括易曲夹持构件和稳定销。稳定销偏至将短杆唇部耦合至柱塞唇部的稳定位置。致动器还包括将稳定销移动至使短杆唇部从柱塞唇部解耦的释放位置的位移杆。
[0050] 示例性装置包括具有将短杆突出部耦合至插塞突出部的犬齿夹具的致动器。致动器还包括防止具有柱塞突出部的所选择的柱塞与具有短杆突出部的短杆的相对旋转的稳定销。柱塞和/或短杆的旋转可用于接合和脱离柱塞和短杆。
[0051] 另一示例性实施方案是包括提供低压流体到泵的搅拌机的系统，其中泵包括动力端和具有许多柱塞的流体端。系统包括将动力端耦合至可选择的柱塞子集的致动器。可选择的子集包括从零柱塞(即，动力端从流体端上分离)到所有柱塞的任意数量的柱塞。系统还包括根据工作泵送速率、工作泵送压力和/或流体端故障事件指示器选择柱塞子集并且响应所选择的柱塞子集提供致动命令的控制器。控制器还根据事件选择柱塞子集，所述事件包括过压事件、高压事件、低压事件、泵故障事件、柱塞故障事件、维修事件、泵启动事件、空化事件、搅拌机故障事件和/或低压流体输送故障事件。示例性系统包括进一步被构造成选择柱塞的子集以将压力脉冲传达给井下装置的控制器。控制器还响应过压事件将动力端从所有柱塞分离。在某些实施方案中，可选择的柱塞子集包括第一组具有第一特定排量的三个柱塞和第二组具有第二特定排量的三个柱塞。
[0052] 示例性系统的实施方案包括流体耦合至目标储层的井眼和从井眼确定压力数据的数据收集模块。控制器还根据来自对目标储层执行的小型压裂操作的处理压力值选择柱塞的子集。
[0053] 另一示例性实施方案是将具有许多柱塞的泵流体耦合至流体管线；将第一子集的柱塞耦合至泵的动力端；用第一子集的柱塞泵送流体穿过流体管线；及在用第一子集的柱塞泵送流体穿过流体管线之后，将第二子集的柱塞耦合至泵的动力端和用第二子集的柱塞泵送流体穿过流体管线的方法。示例性方法还包括确定处理压力值和响应处理压力值耦合第二子集的柱塞。确定处理压力值包括执行压力确定操作，诸如：从压力测定操作确定处理压力值；确定在泵送期间观察到的最大处理压力和/或响应在用第一子集的柱塞泵送期间观察到的压力而预测最大处理压力。在某些实施方案中，所述方法包括探测对应于第一子集的柱塞的流体端故障事件和响应流体端故障事件耦合第二子集的柱塞。
[0054] 虽然已在附图和上文描述中详细说明和描述本发明，但是其本质上被视作说明性的且非限制性的，应了解仅示出以及描述某些示例性实施方案且符合本发明的精神的所有改变和修改需加以保护。应了解虽然诸如上文描述中所使用的优选的、优选地、优选或更优选的词的使用表示如此描述的特征可能更需要，但是其不一定需要且不具有所述特征的实施方案可涵盖在本发明的范围内，所述范围由下列权利要求界定。在阅读权利要求时，当使用诸如“一”、“一个”、“至少一个”或“至少一部分”的词时，不旨在仅将权利要求限制为一个项目，除非权利要求中有具体的相反规定。当使用用语“至少一部分”和/或“一部分”时，所述项目可包括一部分和/或整个项目，除非有具体的相反规定。
