本發(fā)明涉及石油、天然氣開(kāi)采專用設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種井口捕球器。

背景技術(shù)：

井口捕球器通常用于石油、天然氣開(kāi)采過(guò)程中的分層防砂或分層壓裂作業(yè)。在分層防砂過(guò)程中，投入金屬球使封隔器坐封，再進(jìn)行其他防砂作業(yè)；在分層壓裂過(guò)程中，投入金屬球逐層打開(kāi)壓裂滑套，再進(jìn)行其他壓裂作業(yè)。為了避免堵塞井下通道，方便進(jìn)行后續(xù)作業(yè)，都必須將金屬球返排至地面，用井口捕球器將其捕獲。

目前使用的井口捕球器普遍存在三個(gè)缺陷，首先是無(wú)法自動(dòng)識(shí)別金屬球是否已經(jīng)捕獲，其次是金屬球在進(jìn)入捕球器后，一旦停泵，會(huì)在液柱的回壓作用下重新落入井內(nèi)，第三是現(xiàn)有捕球器通常在圓筒形外壁設(shè)有一些短節(jié)、閥門(mén)等裝置，造成徑向尺寸過(guò)大，給安裝造成困難。

授權(quán)公開(kāi)號(hào)cn203685100u的中國(guó)專利，分層充填防砂捕球器，公開(kāi)了一種捕球器，包括接箍、擋球罩、彈簧、鎖爪、鎖放筒等，鎖放筒的內(nèi)壁上設(shè)置擴(kuò)張段，鎖爪的下部端口直徑小于上部直徑形成凸臺(tái)，金屬球壓在鎖爪的凸臺(tái)上，在液體的推動(dòng)下上移至擴(kuò)張段，鎖爪釋放，金屬球通過(guò)凸臺(tái)，鎖爪在彈簧的作用下回位，將球捕獲。該捕球器將球捕獲后沒(méi)有明顯的顯示，無(wú)法自動(dòng)識(shí)別；金屬球與凸臺(tái)不能完全密封，需要很大的排量才能推動(dòng)金屬球上移。

授權(quán)公開(kāi)號(hào)cn204024558u的中國(guó)專利，壓裂井口捕球器，包括上接頭、過(guò)流筒、接球筒和下接頭，接球筒與過(guò)流筒連通，接球筒上裝有捕球閥和泄壓閥或盲堵；過(guò)流筒兩端分別與上接頭和下接頭連接，在上接頭與過(guò)流筒之間裝有止退彈簧，在過(guò)流筒與下接頭之間裝有擋球板。該捕球器通過(guò)監(jiān)聽(tīng)金屬球進(jìn)入接球筒的震動(dòng)和響聲來(lái)判斷是否捕獲金屬球，可靠性差；接球筒、泄壓閥和捕球閥與過(guò)流筒垂直且必須豎直放置，占用空間過(guò)大，安裝困難。

授權(quán)公開(kāi)號(hào)cn204627490u的中國(guó)專利，捕球器，包括上接頭、外套管、內(nèi)套管和多個(gè)阻擋裝置，包括固定軸、活動(dòng)指和復(fù)位裝置（如扭簧），內(nèi)套管上設(shè)有凸臺(tái)、過(guò)液孔和安裝孔。當(dāng)金屬球進(jìn)入內(nèi)套管時(shí)，將活動(dòng)指頂起，繼續(xù)上行至頂?shù)酵古_(tái)上，井液流動(dòng)路徑被迫改變，由于流道減小，泵壓明顯上升。該裝置依靠泵壓的變化來(lái)判斷是否捕獲金屬球，由于泵壓變化不明顯，不易掌握；活動(dòng)指強(qiáng)度較弱，容易損壞。

授權(quán)公開(kāi)號(hào)cn205858235u的中國(guó)專利，一種可視化捕球器，包括儲(chǔ)球筒、變扣短節(jié)、三通短節(jié)、短油管，其中儲(chǔ)球筒由外筒與透明的內(nèi)筒組成，外筒上設(shè)有若干觀察窗，變扣短節(jié)的側(cè)壁設(shè)有擋球網(wǎng)筒，可以通過(guò)觀察窗透過(guò)透明的內(nèi)筒直接觀察到是否捕獲金屬球。該裝置沒(méi)有防止金屬球回落到井內(nèi)的功能，而且金屬球容易堵塞擋球網(wǎng)筒，體積龐大，不易安裝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種井口捕球器，該捕球器可以捕獲分層防砂或分層壓裂作業(yè)中返排的金屬球，并且可以防止金屬球回落井內(nèi)，具有易于判斷是否捕獲、體積小，安裝方便的優(yōu)點(diǎn)；具體技術(shù)方案為：

一種井口捕球器，包括外筒和單向閥體，所述外筒的側(cè)壁開(kāi)設(shè)有出水孔，所述單向閥體套接在外筒內(nèi)，在初始位置關(guān)閉所述出水孔；所述單向閥體與返排的金屬球適配構(gòu)成阻止洗井液向上流動(dòng)的單向閥；所述單向閥在指示位置打開(kāi)出水孔，所述單向閥體的下方設(shè)置有捕球機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述單向閥體通過(guò)剪切銷釘與所述捕球機(jī)構(gòu)連接。

進(jìn)一步，所述單向閥體的外壁上設(shè)置有環(huán)狀密封槽。

進(jìn)一步，所述捕球機(jī)構(gòu)包括擋板，所述擋板的翻轉(zhuǎn)軸設(shè)置在擋板的下端部。

進(jìn)一步，所述擋板的捕球面上設(shè)置有通孔。

進(jìn)一步，所述擋板翻轉(zhuǎn)角度小于90度。

進(jìn)一步，所述擋板靠近銷軸孔一側(cè)設(shè)置有斜面槽。

進(jìn)一步，所述通孔在捕球面一側(cè)設(shè)置有引導(dǎo)面。

本發(fā)明井口捕球器通過(guò)設(shè)置球座固定捕捉機(jī)構(gòu)的初始位置，當(dāng)金屬球進(jìn)入球座后，在壓力的作用下剪斷剪切銷釘，露出外筒的出水孔，部分液體從出水孔噴出，可自動(dòng)判斷金屬球已經(jīng)捕獲；同時(shí)擋板在扭轉(zhuǎn)彈簧的作用下落下，防止金屬球回落至井內(nèi)，擋板強(qiáng)度高；整體外形為圓筒狀，占用空間小，便于安裝。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明井口捕球器工作原理示意圖；

圖2為本發(fā)明井口捕球器工作原理示意圖；

圖3為球座結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為剪切筒結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為剪切筒結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為擋板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、接管；2、外筒；2-1、配合段；2-2、密封段；2-3、出水孔；3、剪切筒；3-1、擋板槽；3-2、剪切銷釘孔；3-3、剪切筒銷軸孔；4、扭轉(zhuǎn)彈簧；5、銷軸；6、擋板；6-1、斜面槽；6-2、擋板銷軸孔；6-3、通孔；7、剪切銷釘；8、金屬球；9、球座；9-1、錐面；9-2、環(huán)形槽；10、擋板接管。

具體實(shí)施方式

下面利用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的說(shuō)明。本發(fā)明可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應(yīng)理解為局限于這里敘述的示例性實(shí)施例。

為了易于說(shuō)明，在這里可以使用諸如“上”、“下”“左”“右”等空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)，用于說(shuō)明圖中示出的一個(gè)元件或特征相對(duì)于另一個(gè)元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解的是，除了圖中示出的方位之外，空間術(shù)語(yǔ)意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征“下”的元件將定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性術(shù)語(yǔ)“下”可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位（旋轉(zhuǎn)90度或位于其他方位），這里所用的空間相對(duì)說(shuō)明可相應(yīng)地解釋。

如圖1、圖2所示，本實(shí)施例中的井口捕球器，包括外筒2和球座9，外筒2的側(cè)壁開(kāi)設(shè)有出水孔2-3，球座9套接在外筒2內(nèi)。球座9在初始位置在外筒2內(nèi)壁側(cè)堵住出水孔2-3，使出水孔2-3關(guān)閉。球座9作為單向閥體與返排的金屬球8適配構(gòu)成阻止洗井液向上流動(dòng)的單向閥；在洗井液的壓力下，單向閥可以向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)單向閥運(yùn)動(dòng)到指示位置，球座9不再堵住出水孔2-3，使出水孔2-3打開(kāi)。球座9與金屬球8配合的錐面9-1設(shè)置為圓錐面，

如圖3所示，外筒2的內(nèi)壁包括三段，下段為配合段2-1，中段為密封段2-2，上段為容腔段。球座9通過(guò)密封段2-2與外筒2套接，密封段2-2、配合段2-1和容腔段均為圓柱面。其中，密封段2-2的直徑小于配合段2-1和容腔段的直徑。出水孔2-3可以設(shè)置在密封段2-2的筒壁上，也可以設(shè)置在密封段2-2以上的筒壁上。如果設(shè)置在密封段2-2以上的筒壁上，金屬球8和球座9配合后，在初始位置才能將出水孔2-3關(guān)閉；導(dǎo)致金屬球8和球座9配合前，會(huì)有水從出水孔2-3噴出，指示效果不如將出水孔2-3設(shè)置在密封段2-2的筒壁上的方案。

由于密封段2-2的直徑小于配合段2-1和容腔段的直徑，球座9進(jìn)入容腔后，即使下落，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)與密封段2-2的配合，進(jìn)入密封段2-2；從而避免球座9下落，將出水孔2-3關(guān)閉，影響裝置對(duì)金屬球8到位狀態(tài)的指示。

還可以在球座9的下方設(shè)置捕球機(jī)構(gòu)；通過(guò)捕球機(jī)構(gòu)防止金屬球8脫落。

捕球機(jī)構(gòu)包括擋板6和銷軸5，擋板6的翻轉(zhuǎn)軸設(shè)置在擋板6的下端部。金屬球8向上，帶動(dòng)球座9向上運(yùn)動(dòng)；解除鎖定后，擋板6向內(nèi)翻轉(zhuǎn)，外沿支撐在翻轉(zhuǎn)軸對(duì)面的筒壁上，阻擋金屬球8脫落。

如圖4所示，球座9的外壁上設(shè)置有環(huán)狀密封槽；將密封圈安裝在環(huán)狀密封槽內(nèi)可以提高球座9與外筒2內(nèi)壁之間的密封性能；降低球座9與外筒2之間因密封而需要的加工精度。

如圖6所示，擋板6翻轉(zhuǎn)后，上面為捕球面，捕球面上設(shè)置有通孔6-3。通過(guò)設(shè)置通孔減少了捕球面的平面面積，減少了洗井液對(duì)擋板6的壓力，使擋板6能盡快張開(kāi)。

擋板6的長(zhǎng)度和寬度配合應(yīng)保證擋板6的翻轉(zhuǎn)角度小于90度。最好不要大于80度，以提供足夠的強(qiáng)度，避免捕球時(shí)金屬球8脫落。

為了減少捕球后對(duì)金屬球8的磨損，擋板6上設(shè)置的通孔6-3在捕球面一側(cè)設(shè)置有引導(dǎo)面。

為了提高擋板6的張開(kāi)速度，在銷軸5上設(shè)置有扭轉(zhuǎn)彈簧4。扭轉(zhuǎn)彈簧4一端卡在剪切筒內(nèi)壁上，一端卡在擋板6上。可以在擋板6靠近擋板銷軸孔6-2一側(cè)設(shè)置斜面槽6-1；方便扭轉(zhuǎn)彈簧4的安裝。

為了提高捕球器的可靠性，本實(shí)施例中增設(shè)了剪切筒3，剪切筒3套接在配合段2-1，將捕球機(jī)構(gòu)設(shè)置在剪切筒3的筒壁上。球座9與剪切筒3通過(guò)剪切銷釘7連接。如圖5所示，剪切筒3的筒壁上開(kāi)設(shè)有擋板槽3-1，擋板6安裝在擋板槽3-1內(nèi)。在初始位置，球座9的下端撐住擋板6，使擋板6不能向內(nèi)翻轉(zhuǎn)；當(dāng)洗井液頂起金屬球8與球座9配合形成單向閥后，洗井液不能繼續(xù)向上流動(dòng)。密封段2-2與配合段2-1之間的臺(tái)階阻止剪切筒3向上運(yùn)動(dòng)，由于有剪切銷釘7連接，單向閥也不能向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)壓力繼續(xù)增大，球座9受力大于剪切銷釘7的強(qiáng)度后，剪切銷釘7被剪斷；在洗井液的推動(dòng)下單向閥向上運(yùn)動(dòng)；擋板6脫離球座9的鎖定后翻轉(zhuǎn)。

為了方便加工，便于剪切銷釘7定位，球座9的外壁對(duì)應(yīng)剪切銷釘7安裝位置設(shè)置環(huán)形槽9-2。

為了方便轉(zhuǎn)接，可以在外筒2的上下兩端分別配備擋板接管10和接管1。

安裝時(shí)，接管1與井口內(nèi)的鉆桿或油管連接，擋板接管10與地面管匯連接。返排作業(yè)時(shí)，洗井液在泵壓的驅(qū)動(dòng)下攜帶金屬球8進(jìn)入球座9的錐面9-1，如圖1所示，在壓力的推動(dòng)下剪切銷釘7被剪斷，球座9繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)，外筒2的出水孔2-3露出，一部分洗井液會(huì)從出水孔2-3噴出，指示金屬球8已經(jīng)被捕獲；同時(shí)擋板6在扭轉(zhuǎn)彈簧4的作用下落下。只要不停泵，出水孔2-3始終有水噴出，不會(huì)產(chǎn)生誤判。

停泵后如圖2所示，液柱回壓帶動(dòng)金屬球8向下運(yùn)動(dòng)，金屬球8被卡在擋板6上，無(wú)法回落到井內(nèi)。最后將井口捕球器從管線中拆下，將擋板接管10從外筒2上拆下，可取出金屬球8。

上述示例只是用于說(shuō)明本發(fā)明，除此之外，還有多種不同的實(shí)施方式，而這些實(shí)施方式都是本領(lǐng)域技術(shù)人員在領(lǐng)悟本發(fā)明思想后能夠想到的，故，在此不再一一列舉。