CN103628854A - 全密闭耐高压磁动力多球投球器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全密闭耐高压磁动力多球投球器，其包括壳体、由壬堵头、设步进电机、强磁主动转子、丝杠、从动转子、选球棒以及两个装球筒，所述壳体下端通过下接头安装在压裂井口上，该壳体内腔壁上对称设有两个凸出的限位键，所述选球棒外壁上分别竖直形成有两个允许对应的限位键插入的通长凹槽，两个所述装球筒的上端开口分别通过一装球筒端盖封装，下端开口均通过所述选球棒封堵。该设备耐压级别高，密封可靠性强，作业时不停泵，可实现带压连续投球，在线投球数量多，而且操作简单，投球可靠性高；还可以提高选球的精度，另外设备体积小、携带、安装方便，可以实现远距离控制，远离高压区，操作安全。

Description

全密闭耐高压磁动力多球投球器

技术领域

本发明涉及一种油气田开发应用的井口工具，尤其是一种全密闭耐高压磁动力多球投球器。

背景技术

目前在全球油气田勘探开发领域内，为了达到增产原油的目的，正在广泛的运用封隔器多级分段压裂酸化工艺。在进行多级分段压裂酸化作业时，滑套的打开与关闭作业都需要进行投球作业，投球器是进行多级分段压裂酸化作业时安装在井口用来进行投球的工具，目前投球方式有两种：一种是采取丝杆螺母手动投球方式，此种方式投球数量少，精度低，可靠性差，劳动强度大；二是采用多级液缸分层装球投球方式，投球数量少，设备庞大复杂，操作繁琐，维护困难。上述投球设备和方式严重限制了油气田的作业能力和开发效率，因此有必要改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够在线连续投球的全密闭耐高压磁动力多球投球器。

为了解决上述技术问题，本发明包括壳体、密封安装在壳体上端的由壬堵头、设在由壬堵头上方的步进电机、固接在步进电机输出端上且能够环绕由壬堵头旋转的强磁主动转子、能够旋转地安装在壳体内腔中的丝杠、固接在丝杠上端且能够在强磁主动转子的带动下而旋转的从动转子、螺纹连接在丝杠下部的选球棒以及分别倾斜向上连通设置在壳体两侧的两个装球筒，所述壳体下端通过下接头安装在压裂井口上，该壳体内腔壁上对称设有两个凸出的限位键，所述选球棒外壁上分别竖直形成有两个允许对应的限位键插入的通长凹槽，两个所述装球筒的上端开口分别通过一装球筒端盖封装，下端开口均通过所述选球棒封堵。

所述丝杠中部固接在一轴承的内圈上，该轴承通过上下设置的两个限位螺圈夹紧在壳体内腔壁上。

两个所述装球筒的倾斜角度为45°。

所述从动转子呈U型状设置，所述强磁主动转子呈倒U型状设置。

本发明的有益效果是：

1、设备处于全密闭状态，没有转动密封装置，耐压级别高，密封可靠性强，作业时不停泵，可实现带压连续投球，投球效果理想；

2、壳体两翼均设计有投球筒，一次装入多个球，在线投球数量多；

3、步进电机精度高，可以记录累计转动的角度，操作简单，投球可靠性高；

4、选球棒和过球通道有角度，可以提高选球的精度，可投掷直径差为1mm球径的球；

5、设备体积小、携带、安装方便，可以实现远距离控制，远离高压区，操作安全。

附图说明

图1为本发明全密闭耐高压磁动力多球投球器的结构示意图；

图2为本发明中选球棒与壳体装配在一起的横面剖切结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

参见图1和图2，本发明的全密闭耐高压磁动力多球投球器包括壳体12、密封安装在壳体12上端的由壬堵头3、设在由壬堵头3上方的步进电机1、固接在步进电机1输出端上且能够环绕由壬堵头3旋转的强磁主动转子2、能够旋转地安装在壳体12内腔中的丝杠5、固接在丝杠5上端且能够在强磁主动转子2的带动下而旋转的从动转子4、螺纹连接在丝杠5下部的选球棒8以及分别倾斜向上连通设置在壳体12两侧的两个装球筒11。所述从动转子4呈U型状设置，所述强磁主动转子2呈倒U型状设置。

所述壳体12下端通过下接头13安装在压裂井口上。所述壳体12为一有四端开口的腔体，优选为可耐高压的四端开口的四通式的圆筒结构；产生旋转运动的动力装置设置在壳体12的顶部，动力装置可以是步进电机1或者其他旋转动力装置；壳体12的上、下部封闭方式均优选为由壬连接方式（即壳体12上端采用由壬堵头3，下端的下接头13与压裂井口也采用由壬连接方式）；由壬堵头3为非磁性材料制成，优选奥氏体金属材料；步进电机1带动输出端固接有一呈倒U型状且可环绕由壬堵头3旋转的强磁主动转子2，该强磁主动转子2优选用有强磁性的铷铁硼永磁体。

所述壳体12两翼各设计有一装球筒11，优选为两翼向上倾斜45°的圆筒结构。两个所述装球筒11的上端开口分别通过一装球筒端盖10封装，下端开口均通过所述选球棒8封堵，装球筒11的下端开口与选球棒8组合形成过球通道，过球通道的尺寸随着选球棒8的上下移动而变化，选球棒8优选为一与壳体12内径相配合的圆柱体。壳体12内设计有从动转子4，该从动转子4优选为具有强磁性的U型铁结构，可在外部的强磁主动转子2的强磁性作用下随动旋转，与从动转子4连接的丝杠5可随之进行水平方向的转动，在两个限位螺圈6及轴承7的固定作用下丝杠5不能上下移动；

所述丝杠5中部固接在一轴承7的内圈上，该轴承7通过上下设置的两个限位螺圈6夹紧在壳体12内腔壁上。所述壳体12内壁上部设计有内螺纹，优选与之配套有2个相同尺寸的限位螺圈6，可以固定丝杠5上的轴承7，将其固定位置不动；壳体12上部为选球棒8的移动通道，优选选球棒8与丝杠5采取螺纹连接。所述壳体12内腔壁上对称设有两个凸出的限位键9。所述选球棒8外壁上分别竖直形成有两个允许对应的限位键9插入的通长凹槽。选球棒8在限位键9的作用下只能在移动通道内部进行上下移动，优选地，两个限位键9为两条相位为180°的对称突起，两个突起位于壳体12内选球棒8的移动通道部位，且突起突出壳体内壁表面2-3mm；选球棒8的圆柱体外壁相应的位置设有凹槽，凹槽凹进选球棒8外壁3-4mm，与壳体12内的突起相配合，起到限位作用，通过螺纹把丝杠5的旋转动作转变为选球棒8的上下移动动作。

所述装球筒11为向上倾斜45°的圆筒结构，优选长1.0m，内通径为￠76mm，装球筒端盖10为由壬连接式，理论上即使装￠76mm的球也可装26个之多，如需要装更多的球，可以通过由壬式连接分体的装球筒11，以满足多级分段压裂酸化工艺需求；选球棒8在丝杠5的作用下向上移动，装球筒11的过球通道尺寸相应的由小变大，不同球径的球依靠自身重力作用由小到大依次通过过球通道，进入投球筒，落入压裂主管线或者井内。

全密闭耐高压磁动力多球投球器，具有耐高压壳体，所述从动转子4在壳体12外部的强磁主动转子2磁性牵引下，随之旋转，从而带动丝杠5转动，在限位螺圈6和轴承7的作用下，选球棒8顶部的螺纹把丝杠5的旋转动作变成选球棒8的上下动作，选球棒8与装球筒11下端的出口形成过球通道，选球棒8向上移动使得过球通道由小到大变化，从而实现不同直径的球依靠自身重力，由小到大依次进入投球筒，落入压裂主管线或者井内。

本发明经过研发试验，可实现投球器各个分体部件的生产制造及组装；可实现步进电机1带动强磁主动转子2的转动；可实现强磁主动转子2通过磁性作用带动壳体12内丝杠5上部从动转子4的转动；可实现从动转子4带动丝杠5的转动；可实现丝杠5带动选球棒8进行上下高度位置的调节变化；可实现通过选球棒8调节装球筒11过球通道尺寸大小的变化；可实现不同球径的球依靠自身重力依次通过过球通道；可实现球进入投球筒落入压裂主管线或者井内，完成投球功能动作。本发明可应用于油气井完井和修井技术工具领域，具体用于多级分层分段压裂酸化作业中，实现不停泵在线连续投球作业，适用于石油、天然气、煤层气、致密气和页岩气等领域的作业和开发，具有良好的推广应用前景。

综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本发明的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (4)

1.一种全密闭耐高压磁动力多球投球器，其特征在于：包括壳体（12）、密封安装在壳体（12）上端的由壬堵头（3）、设在由壬堵头（3）上方的步进电机（1）、固接在步进电机（1）输出端上且能够环绕由壬堵头（3）旋转的强磁主动转子（2）、能够旋转地安装在壳体（12）内腔中的丝杠（5）、固接在丝杠（5）上端且能够在强磁主动转子（2）的带动下而旋转的从动转子（4）、螺纹连接在丝杠（5）下部的选球棒（8）以及分别倾斜向上连通设置在壳体（12）两侧的两个装球筒（11），所述壳体（12）下端通过下接头（13）安装在压裂井口上，该壳体（12）内腔壁上对称设有两个凸出的限位键（9），所述选球棒（8）外壁上分别竖直形成有两个允许对应的限位键（9）插入的通长凹槽，两个所述装球筒（11）的上端开口分别通过一装球筒端盖（10）封装，下端开口均通过所述选球棒（8）封堵。

2.按照权利要求1所述的全密闭耐高压磁动力多球投球器，其特征在于：所述丝杠（5）中部固接在一轴承（7）的内圈上，该轴承（7）通过上下设置的两个限位螺圈（6）夹紧在壳体（12）内腔壁上。

3.按照权利要求1所述的全密闭耐高压磁动力多球投球器，其特征在于：两个所述装球筒（11）的倾斜角度为45°。

4.按照权利要求1所述的全密闭耐高压磁动力多球投球器，其特征在于：所述从动转子（4）呈U型状设置，所述强磁主动转子（2）呈倒U型状设置。

Images