CN101899968A - 改进的投球器 - Google Patents

Abstract

一种用来装填球和将球分配到液流中的设备。该设备具有：外壳体，该外壳体具有光滑圆柱形内表面；和能去除地安装在外壳体内的内壳体。该内壳体具有在下导板和上导向带之间纵向延伸的中空的圆柱形主体。多个纵向槽位于圆柱形主体中并沿圆柱形主体的长度延伸且穿过下导板。槽的宽度大于球的直径。该设备还包括具有光滑圆柱形外表面的轴，该轴同轴地、能旋转地且能去除地安装在内壳体中。轴的外表面和外壳体的内表面之间的距离大于球的直径。

Description

改进的投球器

本申请要求享有于2008年12月15日提交的临时申请61/122,495的优先权。

技术领域

本发明大体上涉及一种用于分配物体的设备，特别涉及用于将球形的密封球投入油井中的设备。

背景技术

当完成油井或气井后，通常做法是将套筒巩固在井内。然后套筒被穿孔以允许来自生产层的流体流入井身中。

为了增加油井和气井的生产率，有时要通过水力压裂和酸化对生产层进行处理。水力处理流体被泵入井身中并穿过套筒中的穿孔退出至层中。

如果一些穿孔被沉淀物堵塞，或者如果层的一部分的渗透率较低，则层的一部分可能不会被处理。为了确保这种情况不会发生，而将穿孔密封球引入处理流体中。该密封球密封开放的穿孔，从而迫使处理流体流经其它穿孔。因此，投球器已经作为一种选择性地将酸化或压裂流体转移到井的所有穿孔的装置应用在井服务业。

已经设计出若干不同类型的装置用来将这些球投入井中。这些装置必须能够承受井身的高压。该装置还必须能够容易并且准确地计数嵌入井内的球的个数。有时使用几百个球，所以有时记住已插入的球的个数非常困难。确切的球的计数一直是重要的。

发明内容

本发明的设备用于分配球形的密封球。该设备包括具有光滑的圆柱形内表面的外壳体。内壳体能去除地安装在外壳体内，该内壳体具有在下导板和上导向带之间纵向延伸的中空的圆柱形主体。多个纵向槽位于圆柱形主体内并沿圆柱形主体的长度延伸且穿过下导板。槽的宽度大于球的直径。

轴具有光滑的圆柱形外表面，并且同轴地、能旋转地且能去除地安装在内壳体中。轴的外表面和外壳体的内表面之间的距离大于球的直径。在轴的外表面上安装有螺旋肋。外壳体的内表面和肋之间的距离小于球的直径，使得球不会落入外壳体的内表面和肋之间。轴的外表面和内壳体的内表面之间的距离小于球的直径，使得球不会滚下肋。

一种用来使轴和肋绕轴的纵向轴线旋转而内壳体和外壳体保持静止，以使球穿过内壳体和外壳体移动的装置。该内壳体、轴和肋独立于彼此地安装，使得轴能够从内壳体被向上拉出，内壳体能够从外壳体被向上拉出。

附图说明

图1是本发明的投球器的剖视图；

图2是本发明的投球器的内壳体组件和轴的透视图；

图3是沿图1中的线3-3观察到的本发明的投球器的剖视图；

图4是沿图1中的线4-4观察到的本发明的投球器的剖视图；

图5是沿图1中的线5-5观察到的本发明的投球器的剖视图；

图6是图1中本发明的投球器的轴的一部分的侧视图。

具体实施方式

虽然下述详细说明包括很多为了例示目的的具体细节，但是本领域的任何普通技术人员将理解下述细节的许多变形和变更均在本发明的范围内。因此，下面描述的本发明的示例性实施例在不丧失要求保护的本发明的一般性和不对其加以限制的情况下进行阐述。

图1示出了根据本发明的设备构造的投球器。投球器11具有圆柱形外壳体13。所述外壳体13是中空的圆柱体，具有光滑的圆柱形内表面15。外壳体13的上端具有外螺纹17。外壳体13的上端由盖19封闭，盖19具有内螺纹21以接合外壳体13上的螺纹17。O形密封件23密封住盖19和外壳体13之间，两个定位螺钉25防止盖19从外壳体13旋出。设置一对凸耳27以便于盖19的旋入和旋出。图1所示的一个凸耳27示出为偏离其实际位置九十度。

圆柱形内壳体29(图2)同轴安装于外壳体13内，使得外壳体13和内壳体29具有相同的纵向轴线31。内壳体29是中空的圆柱体，具有光滑的圆柱形内表面，并且多个直的纵向槽33在内壳体29的整个长度延伸。如图2所示，槽33等间隔地围绕内壳体29的直径。槽33的宽度35略大于球38的直径37(图5)。

如图2所示，内壳体29的下端焊接于下导板39。如图3所示，下导板39是十字形板，并且四个孔40绕导板39的直径等间隔地加工形成。内壳体29的下端沿板39的外径焊接于下导板39。孔41被包含在下导板39内并穿过下导板39的中心延伸以接收轴43(图1、图2和图3)。

如图2和图4所示，圆形的上导向带45焊接在内壳体29的上端。所述上导向带45抵接于外壳体13的上端。在特定的实施例中，多个销47竖直地穿过上导向带45并且延伸进入外壳体13中的孔内。销47起保证防止内壳体29相对于外壳体13旋转的作用。可替代地，单个的销也可用来保证防止内壳体29相对于外壳体13旋转。能够将内壳体29从外壳体13中向上拉出。

轴43同轴地安装在内壳体29内，使得内壳体29和轴43具有相同的纵向轴线31。轴43具有光滑的圆柱形外表面49，且轴43的下端配合在内壳体29的下导板39中的圆形孔41内。如图5最佳所示，外壳体13的内表面15和轴43的外表面49之间的距离51大于图1所示的球38的直径37，所以球38可以装配于轴43和外壳体13之间。

轴43向上延伸。轴43的上端具有小延伸部53(图6)，该小延伸部从轴43轴向延伸并允许驱动杆55附接到轴43上。所述驱动杆55连接至轴43并向上延伸穿过盖19。驱动杆55和盖19之间通过填料59密封，且轴承61允许驱动杆55和轴43相对于内壳体29和外壳体13旋转。

驱动杆55还向上延伸穿过衬套63，该衬套螺纹连接于盖19上。衬套63具有与盖19上的内螺纹(未示出)接合的外螺纹(未示出)。驱动杆55和衬套63之间通过密封件65密封。

曲柄67附接于驱动杆55的上端。在曲柄67的端部设置有把手69以便于曲柄67和驱动杆55以及轴43的手动旋转。

在曲柄67上安装有计数器71以自动地对从投球器11分配的球38的个数进行计数。在盖19的顶部绕衬套63等间隔地安装有四个滚销73。当曲柄67转动时，计数器71上的摆臂(未示出)轮流接触滚销73。摆臂(未示出)每接触滚销73一次，计数器71计数一个球38。

在轴43的外表面49上整体形成有螺旋肋75。肋75向右向下螺旋，使得当曲柄67逆时针旋转时，肋75将使球38向下移动。如图5所示，肋75的外边缘和外壳体13的内表面15之间的距离77小于图1所示的球38的直径37。这保持球38不会落入肋75和外壳体13之间。如图6所示，肋75的螺距79略大于球38(图1)的直径37，使得球38装配于肋75内。参照图5，内壳体29的内边和轴43的外表面49之间的距离81小于球38(图1)的直径37。因此，内壳体29保持球38不会绕轴43滚动并滚下肋75。

当投球器11被用来将球38嵌入到流动管线(未示出)中时，外壳体13被直接放在基座83上。基座83具有在一端带有外螺纹85以与流动管线(未示出)连接的流动通道。在另一端，基座83具有向外延伸的唇缘87。三个环形部89在向外延伸的唇缘87内绕基座83的该端配合。这些环形部89在该端也具有向外延伸的唇缘91。卡环93位于环形部89的另一端附近。

凸耳螺母95将基座83连接至流动管线(未示出)。该螺母95具有向内延伸的肩部97，该肩部与环形部89上向外延伸的唇缘91接触。螺母95还具有和流动管线(未示出)上的螺纹接合的螺纹99。可以通过旋出螺母95将基座83从流动管线(未示出)去除。螺母95上的凸耳101便于螺母95的旋入和旋出。也可以使用除凸耳螺母之外的连接器，例如夹具(未示出)。

在该实施例中，外壳体13在下端具有扩大部103，该扩大部具有比外壳体13的其余部分大的外径，因此形成了面向上的肩部105。该下部103还具有密封槽107，密封件108位于该槽中。基座83具有圆形开口109，该开口小于外壳体13的下部103的直径。更大的开口111与开口109同心，该开口111的直径略大于外壳体13的下部103的直径。因此外壳体13能够嵌入更大的开口111内且安置在形成于另一个开口109上方的肩部113上。外壳体13的下部103与基座83之间通过密封槽107内的密封件108密封。

外壳体13通过凸缘113固定至基座83。凸缘113包围外壳体13且具有面向下的肩部115，该肩部与外壳体13上的面向上的肩部105接合。凸缘113通过十个内六角螺钉(未示出)锁定到基座83上。

球38以四个纵列的形式容纳在内壳体29内，一列靠着内壳体29的每部分。各列中的球被肋75的螺纹分开。

当曲柄67逆时针转动时，肋75旋转并且向下推动球38。当每个球到达下导板39时，球38通过下导板39中的一个孔40落入基座83中，并落入流动管线(未示出)的孔洞内。每次释放球38，计数器71上的摆臂就接触滚销73从而对球38进行计数。

为了装载投球器11，首先从驱动杆55上去除曲柄67。然后松开定位螺钉25，且从外壳体13上旋出盖19从而将其去除。将曲柄67放回驱动杆55上并将球38手动地装填入投球器11内。球38被放置在内壳体29的部分之间，轴43通过与驱动杆55连接的曲柄67的旋转而旋转。当轴43旋转时，球38在列中向下移动。重复这个过程直到内壳体29和轴43装满四列球38。去除曲柄67并将盖19放回到外壳体29上。拧紧定位螺钉25，将曲柄67放回到驱动杆55上。此时设备就准备好投射球38了。

本发明的投球器11相比于现有技术具有若干优点。一个优点是能够容易地将轴43从内壳体29上去除。例如，如果对轴43进行了任何损坏，则能够简单地将其从投球器11去除，而不用像现有技术那样更换整个组件。

另一个优点是现有技术中的焊接轴组件罩被从圆柱形管加工而成的单件内壳体29取代。内壳体29的加入限制了焊接轴组件罩的成问题的焊接。

再一个优点就是可去除的驱动杆55。现有技术中的装置经常由于扭转而在驱动杆55的区域中失效，从而需要更换整个轴。本发明的投球器11允许不更换轴43而去除驱动杆55进行修理。

虽然已经详细描述了本发明及其优点，但应该理解的是可在不脱离本发明的原理和范围的情况下进行各种改变、替换和变更。因此，本发明的范围应该由所附的权利要求和它们适当的法律等价物确定。

Claims (13)

1.一种用来装填和分配球的设备，包括：

具有光滑圆柱形内表面的外壳体；

能移动地安装在外壳体内的内壳体，该内壳体具有在下导板和上导向带之间纵向延伸的中空的圆柱形主体，多个纵向槽位于圆柱形主体中并沿圆柱形主体的长度和下导板延伸，其中槽的宽度大于球的直径；

具有光滑圆柱形外表面的轴，该轴同轴地、能旋转地、且能去除地安装在内壳体中，其中轴的外表面和外壳体的内表面之间的距离大于球的直径；

安装于轴的外表面的螺旋肋，其中外壳体的内表面和肋之间的距离小于球的直径，使得球不会落入外壳体的内表面和肋之间，且其中轴的外表面和内壳体的内表面之间的距离小于球的直径，使得球不会滚下肋；

用来使轴和肋绕轴的纵向轴线旋转而内壳体和外壳体保持静止，来使球穿过内壳体和外壳体移动的装置；且

该内壳体、轴和肋独立于彼此地安装，使得轴能够从内壳体被向上拉出，内壳体能够从外壳体被向上拉出。

2.如权利要求1所述的设备，其中使轴和肋绕轴的纵向轴线旋转的装置包括手动曲柄。

3.如权利要求1所述的设备，进一步包括：

能分离地连接在轴的上端和用来使轴和肋旋转的装置之间的驱动部件，使得能够在不去除轴的情况下去除该驱动部件。

4.如权利要求1所述的设备，其中上导向带包括圆形带，该带的内径大于内壳体的外径且该带的内表面的部分连接到圆柱形主体的外围，该圆形带的外径大于外壳体的内径，使得该带的部分当安装在外壳体内时与外壳体的上端抵接接触。

5.如权利要求4所述的设备，进一步包括：

连接在圆形带和外壳体之间的锁定装置，该装置用来防止圆形带和外壳体相对于彼此旋转。

6.如权利要求5所述的设备，其中所述锁定装置包括多个销。

7.一种用来装填和分配球的设备，包括：

适于能移动地安装在外壳体内的内壳体，该内壳体具有在下导板和上导向带之间纵向延伸的中空圆柱形主体，多个纵向槽位于圆柱形主体中并沿圆柱形主体的长度和下导板延伸，其中槽的宽度大于球的直径；

具有光滑圆柱形外表面的轴，该轴同轴地、能旋转地、且能去除地安装在内壳体中，其中当内壳体安装在外壳体内时，轴的外表面和外壳体的内表面之间的距离大于球的直径；

安装于轴的外表面的螺旋肋，其中当内壳体安装在外壳体内时，外壳体的内表面和肋之间的距离小于球的直径，使得球不会落入外壳体的内表面和肋之间，且其中轴的外表面和内壳体的内表面之间的距离小于球的直径，使得球不会滚下肋；

用来使轴和肋绕轴的纵向轴线旋转而内壳体保持静止，来使球穿过内壳体移动的装置；

能分离地连接在轴的上端和用来使轴和肋旋转的装置之间的驱动部件，使得能够在不去除轴的情况下去除该驱动部件；且

内壳体、轴和肋独立于彼此地安装，使得轴能够从内壳体被向上拉出。

8.如权利要求7所述的设备，其中上导向带包括圆形带，该带的内径大于内壳体的外径且该带的内表面的部分连接到圆柱形主体的外围。

9.如权利要求7所述的设备，进一步包括：

多个从圆形带向下延伸的销，当内壳体能去除地安装在外壳体内时，所述销适于连接到外壳体以防止圆形带相对于外壳体旋转。

10.如权利要求7所述的设备，其中使轴和肋绕轴的纵向轴线旋转的装置包括手动曲柄。

11.一种将球装填入用于分配球的设备的方法，该方法包括以下步骤：

(a)提供设备，该设备具有外壳体、具有圆柱形中空主体的内壳体，该内壳体具有多个位于内壳体中并沿内壳体的长度延伸的纵向槽，内壳体能去除地安装在外壳体内，其上安装有螺旋肋的轴能去除地安装在内壳体内，该轴能相对于内壳体旋转；

(b)将球嵌入内壳体的上端；以及

(c)使轴相对于内壳体旋转，从而使球相对于内壳体和外壳体向下移动同时被多个纵向槽中的一个捕获。

12.如权利要求11所述的方法，其中步骤(a)进一步包括：

提供用来使轴和肋旋转以使球穿过内壳体移动的装置、和能分离地连接在轴的上端和用来使轴和肋旋转的装置之间的驱动部件，使得能够在不去除轴的情况下去除该驱动部件；且其中

步骤(c)进一步包括使驱动部件与所述装置同时旋转从而使轴和肋旋转。

13.如权利要求11所述的方法，其中步骤(a)进一步包括：

提供锁定装置，该方法在步骤(a)后步骤(b)前进一步包括：

利用锁定装置将内壳体锁定于外壳体来防止内壳体相对于外壳体旋转。

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