中彈性機構釋放彈性力推動球體進入壓裂主管道。
[0041]本實施例中，所述主缸體I和進球管道5以軸向垂直安裝設置，進球管道5的閥門II 501距離活塞推桿2外壁的垂直距離以投球的最大直徑為參考設計，以提供球體通過閥門II 501進入后的臨時容納空間。另外在本實施例中活塞推桿2的外徑小于主缸體I投球腔3的內徑，使得壓力能夠通過連通管道的管道接口順利釋放。
[0042]本實施例中，所述投球腔3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 106，用于將壓力施工主管道內的壓力引入投球腔3，相比于用閥門I 101引壓，具有安全且操控性強的優(yōu)點，另外還能有效避免閥門I 101開啟過程中可能對活塞推桿2端面和閥門I 101閥芯的損傷。
[0043]本實施例中，所述彈性機構為壓縮彈簧104，所述壓縮彈簧104設置于壓力輔助腔4內，壓力輔助腔4內還包括用于活塞推桿2運動導向的導向設計:所述壓力輔助腔4內設置有沿主缸體I軸向的導桿103，活塞推桿2沿軸向開設有與導桿103適配的導槽102，活塞推桿2通過其導槽102裝配于主缸體I內的導桿103上。圖1為活塞推桿2將壓縮彈簧104壓縮后的裝置結構示意圖。
[0044]本實施例的壓裂施工投球裝置，所述投球腔3設置有泄壓管道II，所述泄壓管道II上設置有閥門VI 502，所述泄壓管道II設置于進球管道5上。
[0045]本實用新型的壓裂施工投球裝置，還包括與所述進球管道5連接的球倉6，所述球倉6的出口設置有球體限徑通過機構601，球體限徑通過機構601是允許通過一定直徑球體的機構，包括設置于管道內的檔桿和與檔桿連接的檔桿提升機構，檔桿提升機構設置于管道外部，通過提升控制檔桿與管道內徑的寬度來控制球體的通過，假設鋼球球體規(guī)格直徑為40mm，可通過控制面板設定檔桿提升機構對檔桿的上提行程為42mm，使40mm的鋼球球體順利通過檔桿而落入閥門II 501上部，而直徑大于40mm的球則不能通過檔桿。
[0046]本實施例中，所述閥門I 101和閥門II 501為旋塞閥結構，通過氣動驅動單元或者電動驅動單元驅動，其他閥門類型可根據工況進行選擇。
[0047]本實用新型所述壓裂施工投球裝置的投球方法，包括如下步驟:
[0048]a、控制閥門I 101、閥門II 501和閥門III105為關閉狀態(tài)，閥門IV 107為開啟狀態(tài)，將球體7放入進球管道5內；
[0049]b、開啟閥門II 501，使球體7進入投球腔3的進球管道5所在段，并關閉閥門
II501，如圖2所示；
[0050]C、將壓裂主管道內的流體引入投球腔3，活塞推桿2在流體壓力的作用下向壓力輔助腔4側推進并使彈性機構發(fā)生彈性形變，球體7進入投球腔3的主缸體I所在段，并完全開啟閥門I 101，如圖3所示；
[0051]d、關閉閥門IV 107，開啟閥門III 105，流體通過連通管道進入壓力輔助腔4使投球腔3和壓力輔助腔4間壓力平衡，在彈性機構的作用下使活塞推桿2向投球腔3側推進，而將球體7推入壓裂主管道內，如圖4所示；
[0052]e、關閉閥門III 105，開啟閥門IV 107將壓力輔助腔4內的壓力瀉出，活塞推桿2在投球腔3內流體壓力的作用下向壓力輔助腔4側推進并使彈性機構發(fā)生彈性形變，如圖5所示；
[0053]f、活塞推桿2推進到位后，關閉閥門I 101將投球腔3與壓裂主管道隔斷；
[0054]g、將投球腔3內的壓力瀉出，活塞推桿2在彈性機構的作用下使活塞推桿2向投球腔3側推進、復位，如圖6所示，完成一次投球過程。
[0055]本實用新型所述壓裂施工投球裝置的投球方法，進一步的，所述投球腔3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 106，所述步驟C中將壓裂主管道內的流體引入投球腔3操作為:開啟閥門V 106將壓裂主管道內的流體引入投球腔3。
[0056]所述壓裂施工投球裝置的投球方法，進一步的，所述投球腔3設置有泄壓管道II，所述泄壓管道II上設置有閥門VI 502，所述步驟g中投球腔3通過開啟閥門VI 502進行壓力瀉出。
[0057]所述壓裂施工投球裝置的投球方法，進一步的，所述進球管道5連接有球倉6，所述球倉6的出口設置有球體限徑通過機構601，所述投球操作前還包括將球體按順序放入球倉6內，并通過球體限徑通過機構601依次將球體送入進球管道5。
[0058]本實用新型的壓裂施工投球裝置，其核心設計在于以壓裂主管道內的壓力作為投球裝置工作的動力，同時利用了壓裂液體可壓縮性低的特性，來完成整個工作過程。采用活塞推桿2將球推進壓裂主管道的方案設計，有效的解決了因壓裂主管道內壓力液流體流動而造成球體自然落入困難的問題。
[0059]本實用新型的壓裂施工投球裝置及方法，構思巧妙、設計合理，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，本實用新型的壓裂施工投球裝置能夠在壓裂主管道壓裂施工的過程中帶壓投球，并且能夠實現投球過程的連續(xù)化，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。
[0060]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。
[0061]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種壓裂施工投球裝置，其特征在于:包括主缸體(I)和活塞推桿(2)，所述活塞推桿(2)設置于主缸體(I)內，且可沿主缸體(I)內腔雙向往復運動，所述主缸體(I)和活塞推桿(2)間密封配合而將主缸體(I)內腔劃分為獨立的投球腔(3)和壓力輔助腔(4);所述投球腔(3)所在主缸體(I)端部設置有閥門I (101)，投球腔(3)還設置有進球管道(5)，所述進球管道(5)上設置有閥門II (501);所述投球腔(3)和壓力輔助腔(4)間通過連通管道連通，所述連通管道上設置有閥門111(105);所述壓力輔助腔(4)設置有泄壓管道I，所述泄壓管道I上設置有閥門IV(107);所述主缸體(I)內設置有用于活塞推桿(2)復位的彈性機構。
2.如權利要求1所述的壓裂施工投球裝置，其特征在于:所述投球腔(3)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 (106)。
3.如權利要求1所述的壓裂施工投球裝置，其特征在于:所述彈性機構為壓縮彈簧(104)，所述壓縮彈簧(104)設置于壓力輔助腔(4)內。
4.如權利要求1所述的壓裂施工投球裝置，其特征在于:所述壓力輔助腔(4)內設置有沿主缸體(I)軸向的導桿(103)，活塞推桿(2)沿軸向開設有與導桿(103)適配的導槽(102)，活塞推桿(2)通過其導槽(102)裝配于主缸體(I)內的導桿(103)上。
5.如權利要求1所述的壓裂施工投球裝置，其特征在于:所述投球腔(3)設置有泄壓管道II，所述泄壓管道II上設置有閥門VI (502)。
6.如權利要求1所述的壓裂施工投球裝置，其特征在于:還包括與所述進球管道(5)連接的球倉(6 )，所述球倉(6 )的出口設置有球體限徑通過機構(601)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種壓裂施工投球裝置，屬于油氣鉆采壓裂施工設備及施工方法技術領域；所述壓裂施工投球裝置包括主缸體和設置于其內的活塞推桿，活塞推桿將主缸體內腔劃分為獨立的投球腔和壓力輔助腔，投球腔端部設置有閥門Ⅰ，投球腔還設置有帶閥門Ⅱ的進球管道，投球腔和壓力輔助腔間通過帶閥門Ⅲ的連通管道連通，壓力輔助腔設置有帶閥門Ⅳ的泄壓管道Ⅰ，主缸體內設置有用于活塞推桿復位的彈性機構；本實用新型的壓裂施工投球裝置通過將壓裂施工的壓力引入主缸體，并通過主缸體內壓力平衡的過程來實現在壓裂施工過程中管線帶壓投球，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。
【IPC分類】E21B43-26, E21B34-14
【公開號】CN204532318
【申請?zhí)枴緾N201520103804
【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
【申請人】陳介驕
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年2月13日