8端面封閉，壓裂施工投球裝置其主要工作原理如下:壓裂主管道內(nèi)的流體壓力引入(可通過閥門I 501或者另設(shè)引壓用管道)投球腔7，在壓力作用下活塞推桿6向壓力輔助腔8推進(jìn)并使彈性機(jī)構(gòu)發(fā)生彈性形變，閥門III 505用于投球腔7和壓力輔助腔8的壓力平衡，兩腔體壓力平衡過程中彈性機(jī)構(gòu)釋放彈性力推動(dòng)球體進(jìn)入壓裂主管道。
[0040]本實(shí)施例中，所述主缸體5和進(jìn)球管道9以軸向垂直安裝設(shè)置，進(jìn)球管道9的閥門II 901距離活塞推桿6外壁的垂直距離以投球的最大直徑為參考設(shè)計(jì)，以提供球體通過閥門II 901進(jìn)入后的臨時(shí)容納空間。另外在本實(shí)施例中活塞推桿6的外徑小于主缸體5投球腔7的內(nèi)徑，使得壓力能夠通過連通管道的管道接口順利釋放。
[0041]本實(shí)施例中，所述投球腔7設(shè)置有用于與壓裂主管道連接的引壓管，所述引壓管上設(shè)置有閥門V 506，用于將壓力施工主管道內(nèi)的壓力引入投球腔7，相比于用閥門I 501引壓，具有安全且操控性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，另外還能有效避免閥門I 501開啟過程中可能對(duì)活塞推桿6端面和閥門I 501閥芯的損傷。
[0042]本實(shí)施例中，所述彈性機(jī)構(gòu)為壓縮彈簧504，所述壓縮彈簧504設(shè)置于壓力輔助腔8內(nèi)，壓力輔助腔8內(nèi)還包括用于活塞推桿6運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向的導(dǎo)向設(shè)計(jì):所述壓力輔助腔8內(nèi)設(shè)置有沿主缸體5軸向的導(dǎo)桿503，活塞推桿6沿軸向開設(shè)有與導(dǎo)桿503適配的導(dǎo)槽502，活塞推桿6通過其導(dǎo)槽502裝配于主缸體5內(nèi)的導(dǎo)桿503上。圖3為活塞推桿6將壓縮彈簧504壓縮后的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]本實(shí)施例的壓裂施工投球裝置，所述投球腔7設(shè)置有泄壓管道II，所述泄壓管道II上設(shè)置有閥門VI 902，所述泄壓管道II設(shè)置于進(jìn)球管道9上。
[0044]本實(shí)施例中，所述閥門I 501和閥門II 901為旋塞閥結(jié)構(gòu)，通過氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元或者電動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)，其他閥門類型可根據(jù)工況進(jìn)行選擇。
[0045]本實(shí)用新型球倉的使用方法:將鋼球球體按照投球順序放置于球倉3內(nèi)，各球倉3間的球體按組合或者備選的方式布置。不同的壓裂階段為投球裝置提供不同的球體，當(dāng)某個(gè)球體不適合所在施工段段所要求的規(guī)格時(shí)，則通過切換塊2送出球倉主管道1，通過不同倉體3上的球體限徑通過機(jī)構(gòu)來選擇合適的球體送入壓裂施工投球裝置。
[0046]本實(shí)用新型壓裂施工投球裝置的投球方法，包括如下步驟:
[0047]a、控制閥門I 501、閥門II 901和閥門III505為關(guān)閉狀態(tài)，閥門IV 507為開啟狀態(tài)，將球體10放入進(jìn)球管道9內(nèi)；
[0048]b、開啟閥門II 901，使球體10進(jìn)入投球腔7的進(jìn)球管道9所在段，并關(guān)閉閥門II 901，如圖4所示；
[0049]c、將壓裂主管道內(nèi)的流體引入投球腔7，活塞推桿6在流體壓力的作用下向壓力輔助腔8側(cè)推進(jìn)并使彈性機(jī)構(gòu)發(fā)生彈性形變，球體10進(jìn)入投球腔7的主缸體5所在段，并完全開啟閥門I 501，如圖5所示；
[0050]d、關(guān)閉閥門IV 507，開啟閥門III 505，流體通過連通管道進(jìn)入壓力輔助腔8使投球腔7和壓力輔助腔8間壓力平衡，在彈性機(jī)構(gòu)的作用下使活塞推桿6向投球腔7側(cè)推進(jìn)，而將球體10推入壓裂主管道內(nèi)，如圖6所示；
[0051]e、關(guān)閉閥門III 505，開啟閥門IV 507將壓力輔助腔8內(nèi)的壓力瀉出，活塞推桿6在投球腔7內(nèi)流體壓力的作用下向壓力輔助腔8側(cè)推進(jìn)并使彈性機(jī)構(gòu)發(fā)生彈性形變，如圖7所示；
[0052]f、活塞推桿6推進(jìn)到位后，關(guān)閉閥門I 501將投球腔7與壓裂主管道隔斷；
[0053]g、將投球腔7內(nèi)的壓力瀉出，活塞推桿6在彈性機(jī)構(gòu)的作用下使活塞推桿6向投球腔7側(cè)推進(jìn)、復(fù)位，如圖8所示，完成一次投球過程。
[0054]所述壓裂施工投球裝置的投球方法，進(jìn)一步的，所述投球腔7設(shè)置有用于與壓裂主管道連接的引壓管，所述引壓管上設(shè)置有閥門V 506，所述步驟C中將壓裂主管道內(nèi)的流體引入投球腔7操作為:開啟閥門V 506將壓裂主管道內(nèi)的流體引入投球腔7。
[0055]所述壓裂施工投球裝置的投球方法，進(jìn)一步的，所述投球腔7設(shè)置有泄壓管道II，所述泄壓管道II上設(shè)置有閥門VI902，所述步驟g中投球腔7通過開啟閥門VI902進(jìn)行壓力瀉出。
[0056]本實(shí)用新型的壓裂施工投球裝置，以壓裂主管道內(nèi)的壓力作為投球裝置工作的動(dòng)力，同時(shí)利用了壓裂液體可壓縮性低的特性來完成整個(gè)工作過程。采用活塞推桿將球推進(jìn)壓裂主管道的方案設(shè)計(jì)，有效的解決了因壓裂主管道內(nèi)壓力液流體流動(dòng)而造成球體自然落入困難的問題。
[0057]本實(shí)用新型的用于壓裂施工投球的球倉及壓裂施工投球裝置，具有以下顯著的優(yōu)占.V.
[0058]1、所述用于壓裂施工投球的球倉，通過兩個(gè)及以上的倉體與球倉主管道連接，實(shí)現(xiàn)了球體的多個(gè)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(jī)構(gòu)，能夠有效的對(duì)單個(gè)球體進(jìn)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(shí)現(xiàn)投球過程進(jìn)球的自動(dòng)化和連續(xù)化；
[0059]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(nèi)壓力平衡的過程來實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)投球過程自動(dòng)化的基礎(chǔ)，操作人員可遠(yuǎn)離高壓區(qū)域遠(yuǎn)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(yùn)轉(zhuǎn)低成本化的優(yōu)點(diǎn)，大大降低了施工的運(yùn)輸和安裝成本；
[0060]3、基于該壓裂施工投球裝置和投球方法設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)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(jì)算目標(biāo)產(chǎn)層與下一目標(biāo)產(chǎn)層間的管道容積，可在目標(biāo)產(chǎn)層壓裂施工結(jié)束前注入計(jì)算容積的頂替液，當(dāng)計(jì)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(nèi)，再用送球液將球體送至下一目標(biāo)產(chǎn)層，進(jìn)而開始下一目標(biāo)產(chǎn)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(biāo)產(chǎn)層與地面間管道的容積量)，并節(jié)省了投球操作時(shí)間和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)成本；
[0061]4、所述球倉和投球裝置組合使用后，降低了整個(gè)投球的操作的周期和成本，并能夠?qū)崿F(xiàn)投球全過程的自動(dòng)化。
[0062]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于壓裂施工投球的球倉，其特征在于:包括球倉主管道(1)，至少兩個(gè)倉體(3)與所述球倉主管道(I)連通，所述球倉主管道(I)上設(shè)置有可往復(fù)移動(dòng)設(shè)置的切換塊(2)，所述切換塊(2)上設(shè)置有球體通過孔(201)，切換塊(2)的一側(cè)設(shè)置有導(dǎo)出斜壁(202)，各所述倉體(3)的出口管道上設(shè)置有球體限徑通過機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于壓裂施工投球的球倉，其特征在于:所述球體限徑通過機(jī)構(gòu)包括擋桿(401)和擋桿提升機(jī)構(gòu)(402 )，所述擋桿(401)設(shè)置于倉體(3 )的出口管道內(nèi)，所述擋桿提升機(jī)構(gòu)(402)與擋桿(401)的外端部連接。
3.—種壓裂施工投球裝置，其特征在于:包含如權(quán)利要求1或2所述的球倉。
4.如權(quán)利要求3所述的壓裂施工投球裝置，其特征在于:所述壓裂施工投球裝置包括主缸體(5 )和活塞推桿(6 )，所述活塞推桿(6 )設(shè)置于主缸體(5 )內(nèi)，且可沿主缸體(5 )內(nèi)腔雙向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述主缸體(5 )和活塞推桿(6 )間密封配合而將主缸體(5 )內(nèi)腔劃分為獨(dú)立的投球腔(7)和壓力輔助腔(8);所述投球腔(7)所在主缸體(5)端部設(shè)置有閥門I (501)，投球腔(7)還設(shè)置有進(jìn)球管道(9)，所述進(jìn)球管道(9)上設(shè)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(shè)置有閥門111(505);所述壓力輔助腔(8)設(shè)置有泄壓管道I，所述泄壓管道I上設(shè)置有閥門IV(507);所述主缸體(5)內(nèi)設(shè)置有用于活塞推桿(6)復(fù)位的彈性機(jī)構(gòu)；所述球倉主管道(I)與進(jìn)球管道(9)連接。
5.如權(quán)利要求4所述的壓裂施工投球裝置，其特征在于:所述投球腔(7)設(shè)置有用于與壓裂主管道連接的引壓管，所述引壓管上設(shè)置有閥門V (506 )。
6.如權(quán)利要求4所述的壓裂施工投球裝置，其特征在于:所述彈性機(jī)構(gòu)為壓縮彈簧(504),所述壓縮彈簧(504)設(shè)置于壓力輔助腔(8)內(nèi)。
7.如權(quán)利要求4所述的壓裂施工投球裝置，其特征在于:所述壓力輔助腔(8)內(nèi)設(shè)置有沿主缸體(5)軸向的導(dǎo)桿(503)，活塞推桿(6)沿軸向開設(shè)有與導(dǎo)桿(503)適配的導(dǎo)槽(502),活塞推桿(6)通過其導(dǎo)槽(502)裝配于主缸體(5)內(nèi)的導(dǎo)桿(503)上。
8.如權(quán)利要求4所述的壓裂施工投球裝置，其特征在于:所述投球腔(7)設(shè)置有泄壓管道II，所述泄壓管道II上設(shè)置有閥門VI (902 )。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了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(shè)備及施工方法技術(shù)領(lǐng)域；所述壓裂施工投球的球倉包括球倉主管道，至少兩個(gè)倉體與所述球倉主管道連通，球倉主管道上設(shè)置有可往復(fù)移動(dòng)設(shè)置的切換塊，切換塊設(shè)置有球體通過孔，一側(cè)設(shè)置有導(dǎo)出斜壁，各所述倉體的出口管道上設(shè)置有球體限徑通過機(jī)構(gòu)；本實(shí)用新型的用于壓裂施工投球的球倉通過兩個(gè)及以上的倉體與球倉主管道連接，實(shí)現(xiàn)了球體的多個(gè)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(jī)構(gòu)，能夠有效的對(duì)單個(gè)球體進(jìn)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(shí)現(xiàn)投球過程進(jìn)球的自動(dòng)化和連續(xù)化。
【IPC分類】E21B43-267
【公開號(hào)】CN204532323
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520104071
【發(fā)明人】陳介驕, 李朝榮, 鄧華國, 師軍, 劉振興, 李尤, 譚福吉, 石雙明, 馮玉聲, 易祖坤, 任思為, 楊亞峰, 李偉, 王鵬, 陳試魏, 李明, 李亞超
【申請(qǐng)人】李朝榮, 鄧華國
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月13日