一種用于壓裂施工投球的球倉及其投球裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于壓裂施工投球的球倉及其投球裝置，屬于油氣鉆采壓裂施工設備及施工方法技術領域。
【背景技術】
[0002]在大型分段水力壓裂施工不同井段時，需按井段內預置滑套的球座規(guī)格，逐次投入相應規(guī)格的密封球體，在密封球體作用下開啟相對應井段的滑套，再對此井段進行壓裂作業(yè)施工。
[0003]常規(guī)投球作業(yè)時為保證作業(yè)安全，必須先停止泵注作業(yè)，關閉采油樹主閘，將壓裂主管道內的壓力泄盡，方可開啟旋塞閥將密封球體投入壓裂主管道內，然后關閉旋塞閥。在開啟采油樹主閘時，井內與壓裂主管道間存在的壓差會對鋼球入井造成影響，為消除這種影響，在開啟采油樹主閘前還要對壓裂主管道進行打壓作業(yè)。而整個操作過程需工作人員進入高壓施工區(qū)域內進行手動操作，存在較大安全隱患。
[0004]常規(guī)單次投球過程保守估計需耗時10分鐘以上，大型施工時主壓設備數量較多，為最大限度保證施工作業(yè)連續(xù)性，通常投球時所有主壓設備均保持怠速運轉待命狀態(tài)。按大型井分段壓裂施工啟用12臺(輛)主壓設備計算:若投球6次，單次投球作業(yè)耗時10分鐘，整個施工過程單投球作業(yè)累計耗時I小時左右，12臺(輛)主壓設備均怠速運轉I小時所需燃料成本數千元，也增加了尾氣排放量加劇大氣污染。
[0005]另外現有壓裂施工中，在目標產層壓裂施工結束前需注入足量的頂替液以便將井內的支撐劑(或酸液)完全壓入目標產層，在支撐劑(或酸液)完全壓入目標產層后才能進行下一目標產層的投球作業(yè):球體通過常規(guī)投球作業(yè)方式進入井內，送球液攜帶球體，并用泵注將球體輸送至目標產層。該操作模式增加了施工液體使用量，也無形中增加了施工運行成本和后期污水處理成本。
[0006]由于傳統(tǒng)的采用人工投球，投球操作一般是人工進行球體直徑的挑選和確認，將球體依次放入球倉后再進行投球，如果投球過程中個別球體不符合要求，無法實現球體的篩選，大大降低了投球的靈活性。

【發(fā)明內容】

[0007]本實用新型的發(fā)明目的在于:針對上述存在的問題，提供一種在壓裂施工投球過程中能夠進行球體篩選的球倉，提高投球的靈活性，另外本實用新型還提供一種壓裂施工的投球裝置，能夠有效的克服現有投球過程的缺點，提高投球效率并降低投球成本，特別是球倉與投球裝置組合后，有利于實現投球過程的自動化。
[0008]本實用新型采用的技術方案如下:
[0009]一種用于壓裂施工投球的球倉，包括球倉主管道，至少兩個倉體與所述球倉主管道連通，所述球倉主管道上設置有可往復移動設置的切換塊，所述切換塊上設置有球體通過孔，切換塊的一側設置有導出斜壁，各所述倉體的出口管道上設置有球體限徑通過機構。
[0010]進一步的，所述球體限徑通過機構包括擋桿和擋桿提升機構，所述擋桿設置于倉體的出口管道內，所述擋桿提升機構與擋桿的外端部連接。
[0011]本實用新型的一種壓裂施工投球裝置，包含所述球倉。
[0012]進一步的，所述壓裂施工投球裝置包括主缸體和活塞推桿，所述活塞推桿設置于主缸體內，且可沿主缸體內腔雙向往復運動，所述主缸體和活塞推桿間密封配合而將主缸體內腔劃分為獨立的投球腔和壓力輔助腔；所述投球腔所在主缸體端部設置有閥門I，投球腔還設置有進球管道，所述進球管道上設置有閥門II ;所述投球腔和壓力輔助腔間通過連通管道連通，所述連通管道上設置有閥門III;所述壓力輔助腔設置有泄壓管道I，所述泄壓管道I上設置有閥門IV ;所述主缸體內設置有用于活塞推桿復位的彈性機構；所述球倉主管道與進球管道連接。
[0013]進一步的，所述投球腔設置有用于與壓裂主管道連接的引壓管，所述引壓管上設置有閥門V。
[0014]進一步的，所述彈性機構為壓縮彈簧，所述壓縮彈簧設置于壓力輔助腔內。
[0015]進一步的，所述壓力輔助腔內設置有沿主缸體軸向的導桿，活塞推桿沿軸向開設有與導桿適配的導槽，活塞推桿通過其導槽裝配于主缸體內的導桿上。
[0016]進一步的，所述投球腔設置有泄壓管道II，所述泄壓管道II上設置有閥門VI。
[0017]綜上所述，由于采用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是:
[0018]1、所述用于壓裂施工投球的球倉，通過兩個及以上的倉體與球倉主管道連接，實現了球體的在多個倉體分配或者組合，提高了球體裝填的靈活性，輔以球倉主管道的切換塊和倉體出口的球體限徑通過機構，能夠有效的對單個球體進行選擇，大大提高了投球過程的操控性和可選擇性，有利于實現投球過程進球的自動化和連續(xù)化；
[0019]2、所述壓裂施工投球裝置通過將壓裂施工的壓力引入主缸體、缸體內壓力平衡的過程來實現投球，相比于傳統(tǒng)的投球裝置有效的降低了投球成本，縮短了投球周期，并具有實現投球過程自動化的基礎，操作人員可遠離高壓區(qū)域遠程操作，保證了投球過程的安全，另外該裝置還具有小型化且運轉低成本化的優(yōu)點，大大降低了施工的運輸和安裝成本；
[0020]3、基于該壓裂施工投球裝置和投球方法設計，實現了在管道帶壓、連續(xù)施工的條件下投球，這將使傳統(tǒng)投球操作得到改變:通過計算目標產層與下一目標產層間的管道容積，可在目標產層壓裂施工結束前注入計算容積的頂替液，當計算容積的頂替液注入完成后即可采用本發(fā)明的壓裂施工投球裝置和投球方法將球體投入井內，再用送球液將球體送至下一目標產層，進而開始下一目標產層的壓裂施工。這相比于傳統(tǒng)的投球操作，大大節(jié)省了頂替液的用量(下一目標產層與地面間管道的容積量)，并節(jié)省了投球操作時間和設備運轉成本；
[0021]4、所述球倉和投球裝置組合使用后，降低了整個投球的操作的周期和成本，并能夠實現投球全過程的自動化。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型用于壓裂施工投球的球倉的結構示意圖A ;
[0023]圖2是本實用新型用于壓裂施工投球的球倉的結構示意圖B ;
[0024]圖3是本實用新型的球倉和壓裂施工投球裝置組合結構示意圖；
[0025]圖4是本實用新型的壓裂施工投球裝置操作過程圖A ;
[0026]圖5是本實用新型的壓裂施工投球裝置操作過程圖B ;
[0027]圖6是本實用新型的壓裂施工投球裝置操作過程圖C ;
[0028]圖7是本實用新型的壓裂施工投球裝置操作過程圖D ;
[0029]圖8是本實用新型的壓裂施工投球裝置操作過程圖E。
[0030]圖中標記:1_球倉主管道、2-切換塊、201-球體通過孔、202-導出斜壁、203-切換塊操作機構、3-倉體、401-擋桿、402-擋桿提升機構、5-主缸體、501-閥門1、502_導槽、503-導桿、504-壓縮彈簧、505-閥門II1、506-閥門V、507_閥門IV、6-活塞推桿、7-投球腔、8-壓力輔助腔、9-進球管道、901-閥門II ,902-閥門V1、10-球體、11-壓裂主管道。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖，對本實用新型作詳細的說明。
[0032]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
實施例
[0033]本實用新型的用于壓裂施工投球的球倉，其結構如圖1所示，包括球倉主管道1，至少兩個倉體3與所述球倉主管道I連通，所述球倉主管道I上設置有可往復移動設置的切換塊2，所述切換塊2上設置有球體通過孔201，切換塊2的一側設置有導出斜壁202，各所述倉體3的出口管道上設置有球體限徑通過機構。
[0034]在本實施例中，所述球體通過孔201的孔徑與球倉主管道I內徑相一致，用于球體的通過，切換塊2的導出斜壁202用于將不符合規(guī)格要求的球體導出球倉主管道I外，所述切換塊2可往復移動設置于球倉主管道I上以用于球體的篩選，切換塊2通過與其連接的切換塊操作機構203實現往復移動，其球體通過的狀態(tài)如圖1所示，球體篩選導出球倉主管道I外的狀態(tài)如圖2所示，所述切換塊操作機構203可以為液壓執(zhí)行機構、氣動執(zhí)行機構或電動執(zhí)行機構的一種。
[0035]本實用新型中，球體限徑通過機構是指限定通過一定直徑的球體的機構，如壓裂操作需要40mm的鋼球，則球體限徑通過機構的允許通過直徑為40mm，使得按大小順序排布于倉體3內直徑為40mm球體能夠通過限徑通過機構，而大于40mm的球體則無法通過，在本實施例中，所述球體限徑通過機構包括擋桿401和擋桿提升機構402組成，所述擋桿401設置于倉體3的出口管道內，擋桿401穿過管壁，所述擋桿提升機構402與擋桿401的外端部連接，擋桿提升機構402可以為液壓執(zhí)行機構、氣動執(zhí)行機構或電動執(zhí)行機構的一種，實現對擋桿401的提升或下降，以調節(jié)擋桿401下端與管壁間的距離。
[0036]在本實施例中，所述球倉主管道I和倉體3豎直布置，而倉體3的出口管道傾斜布置，以利于球體的選擇和下落。
[0037]本實用新型的壓裂施工投球裝置，其結構如圖3所示，包括主缸體5和活塞推桿6，所述活塞推桿6設置于主缸體5內，且可沿主缸體5內腔雙向往復運動，所述主缸體5和活塞推桿6間密封配合而將主缸體5內腔劃分為獨立的投球腔7和壓力輔助腔8 ;所述投球腔?所在主缸體5端部設置有閥門I 501，投球腔7還設置有進球管道9，所述進球管道9上設置有閥門II 901 ;所述投球腔7和壓力輔助腔8間通過連通管道連通，所述連通管道上設置有閥門III 505 ;所述壓力輔助腔8設置有泄壓管道I，所述泄壓管道I上設置有閥門IV 507 ;所述主缸體5內設置有用于活塞推桿6復位的彈性機構；所述球倉主管道I與進球管道9連接。
[0038]所述彈性機構可安裝于投球腔7或壓力輔助腔8內，彈性機構可為壓縮彈性機構或者拉伸彈性機構等現有形式或者結構設計，其目的在于儲存壓裂主管道11內流體壓力，并通過壓力釋放來實現投球。
[0039]所述主缸體5的投球腔7端部為管道接頭用于和壓裂主管道11連接，所述壓力輔助腔