CN105443073B - 调堵球投送装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调堵球投送装置，其包括：具有空腔的主体，空腔能够装填调堵球，主体具有与空腔连通的第一开口和第二开口，第二开口能将空腔与井内连通且能向井内排出调堵球；活塞压杆机构，其包括连接于主体的第一开口处的壳体以及至少部分设置在壳体内的柱塞；柱塞具有上端面和下端面，上端面受力的面积大于下端面受力的面积，上端面与壳体形成活塞腔，活塞腔能与井口内部相连通；在井口内部压力的作用下柱塞的上端面的受力大于下端面的受力使得柱塞能在壳体内移动，从而柱塞的下端面穿过第一开口将调堵球经过第二开口压入井筒中。本发明能够在无水泥车与泵车的条件下将调堵球冲入井筒内。

Description

调堵球投送装置

技术领域

本发明涉及石油开采领域，特别涉及一种调堵球投送装置。

背景技术

在石油开采领域中，投球工艺通常在注气井选择性注汽、注水井调整剖面、漏失井暂堵冲砂、投球选择性压裂等工艺中均有应用。在投球工艺中，通过从井口测试阀门投入特殊调堵球，利用调堵球随注入液体运动到井下目的层，进而坐封在油井的高渗层上对应的炮眼上，从而达到调整吸水剖面的效果。

通过现场技术考察，华北油田、中原油田等均大规模实施过注水井投球调剖工艺，其投球方式均利用水泥车与泵车配合，把调堵球置于水龙带中，油印连接到测试阀门，通过水泥车与泵车配合将调堵球冲入井筒中，实现投球作业。但是，上述操作施工繁琐，每一次作业必须有水泥车与泵车配合，通过水泥车与泵车输出的液体将调堵球冲入井筒中，在某些不具有水泥车与泵车的场合和环境下，上述投球工艺与设备无法将调堵球冲入井筒内，进而影响施工生产进度。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例提供了一种调堵球投送装置，其能够在无水泥车与泵车的条件下将调堵球冲入井筒内。

本发明实施例的具体技术方案是：

一种调堵球投送装置，其包括：具有空腔的主体，所述空腔能够装填调堵球，所述主体具有与所述空腔连通的第一开口和第二开口，所述第二开口能将所述空腔与井内连通且能向井内排出调堵球；活塞压杆机构，其包括连接于所述主体的第一开口处的壳体以及至少部分设置在壳体内的柱塞；所述柱塞具有上端面和下端面，所述上端面受力的面积大于所述下端面受力的面积，所述上端面与所述壳体形成活塞腔，所述活塞腔能与井口内部相连通；在井口内部压力的作用下所述柱塞的所述上端面的受力大于所述下端面的受力使得柱塞能在所述壳体内移动，从而使所述柱塞的下端面穿过所述第一开口将调堵球经过所述第二开口压入井筒中。

优选地，其还包括设置于所述主体空腔内的储球机构，所述储球机构包括具有沿所述柱塞移动方向将其贯穿的连接通道的储球件，所述连接通道用于存储调堵球，所述储球件能在所述主体的空腔内滑动以使所述连接通道将第一开口与第二开口连通。

优选地，所述连接通道为一个或多个；多个所述连接通道并列设置，当所述储球件移动至不同位置时，所述柱塞能将不同所述连接通道内的调堵球压入井筒中。

优选地，所述主体上设置有用于对所述储球机构进行添加调堵球的第三开口，所述第三开口上设置有可拆卸的封堵件。

优选地，所述主体与所述活塞压杆机构上开设有能连通所述活塞腔与井口内部的第一通道,所述第一通道上设置有第一阀门。

优选地，所述活塞压杆机构上开设有用于连通所述活塞腔与外界的第二通道，所述第二通道上设置有第二阀门。

优选地，所述主体的第二开口处设置有用于将调堵球导入井筒的送球管机构，所述送球管机构包括与所述第二开口连通的导球管、设置于所述导球管上对所述导球管进行开闭的挡板。

优选地，其还包括与所述主体相连接的手柄推送机构，所述手柄推送机构用于推动所述储球机构在所述主体的空腔中移动。

优选地，所述手柄推送机构与所述主体之间通过法兰相连接。

优选地，所述主体开设有用于排出所述空腔内液体的第四开口，所述第四开口上设置有第三阀门。

本发明的技术方案具有以下显著有益效果：

1、本调堵球投送装置的活塞腔能与井口内部相连通，通过井内部分的压力使得柱塞向下发生移动，进而柱塞下压主体的空腔内填装的调堵球使其冲入油井的井筒内，调堵球冲入油井井筒内后，再将柱塞腔内进行泄压，使得柱塞恢复至初始位置以进行下一次下压调堵球，如此，调堵球投送装置不需要水泥车与泵车的协助即可完成整个投球工艺，且操作方便。

2、本调堵球投送装置设置有储球机构，储球机构中能够填装大量的调堵球，在柱塞一次运动过程中，既可以将调堵球全部冲入井筒内，其次，储球机构中设置有多个连接通道，在手柄推送机构的操作下，可以使得不同的连接通道移动至与柱塞相对应的方位，进而在柱塞下压的作用下使得不同连接通道内的调堵球均能够冲入井筒内，这样大大增加了储球机构中调堵球进行一次填充的填充量，从而提高了投球作业的效率。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明调堵球投送装置正视图的剖面图。

图2为本发明调堵球投送装置左视图的剖面图。

图3为本发明调堵球投送装置的局部立体示意图。

图4为本发明调堵球投送装置中送球管机构的结构示意图。

以上附图的附图标记：

1、主体；11、空腔；12、第一开口；13、第二开口；14、第三开口；15、第四开口；16、铣槽；2、活塞压杆机构；21、壳体；22、柱塞；221、上端面；222、下端面；23、压帽；24、上接头；25、活塞腔；3、储球件；31、连接通道；32、连通孔；33、定位件；4、封堵件；5、第一通道；51、第一阀门；6、第二通道；62、第二阀门；7、送球管机构；71、导球管；72、挡板；73、扭簧；74、转动轴；8、手柄推送机构；81、丝杠；82、手柄；83、轴承；84、密封盘根；85、密封盖；86、外壳；87、外套；871、限位部；9、第三阀门。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

图1为本发明调堵球投送装置正视图的剖面图，如图1所示，一种调堵球投送装置，其包括：具有空腔11的主体1，空腔11能够装填调堵球，主体1具有与空腔11连通的第一开口12和第二开口13，第二开口13能将空腔11与井内连通且能向井内排出调堵球；活塞压杆机构2，其包括连接于主体1的第一开口12处的壳体21以及至少部分设置在壳体21内的柱塞22，柱塞22具有上端面221和下端面222，上端面221受力的面积大于下端面受力222的面积，上端面221与壳体21形成活塞腔25，活塞腔25能与井口内部相连通，在井口内部压力的作用下柱塞22的上端面221受力大于下端面222的受力使得柱塞能在壳体21内移动，从而柱塞22的下端面222穿过第一开口12将调堵球经过第二开口13压入井筒中。

主体1具有一个空腔11，该空腔11内可以填充有调堵球。在本实施方式中，主体1呈长方体状，主体1内部的空腔11也呈长方体。该空腔11内可以容置大量调堵球，调堵球的数量根据主体1与空腔11的的具体大小而决定。主体1的上壁上开设有第一开口12，该第一开口12用于连接活塞压杆机构2。主体1的下壁开设有第二开口13，第二开口13位于第一开口12的正下方，如此，在柱塞22穿出第一开口12能够将空腔11内的调堵球从主体1的第二开口13送出。

活塞压杆机构2，其包括连接于主体1的第一开口12处的壳体21和至少部分设置在壳体21内的柱塞22。壳体21与主体1之间可以设置一个上接头24，该上接头24用于便于壳体21的下端与主体1之间的连接。柱塞22具有上端面221和相对于上端面221的下端面222，柱塞22的下端面222穿出主体1的第一开口12，其可以伸入主体1的空腔11中。壳体21的上端则设置有一压帽23，该压帽23使得壳体21的上端密闭，进而使得柱塞22的上端面221和壳体21之间形成一个活塞腔25。柱塞22的上端面221的面积大于柱塞22的下端面222的面积，如此，当柱塞22的上端面221和下端面222的压强处于相同的情况下，柱塞22上端面221受到的压力大于柱塞22下端面222受到的压力，于是柱塞22能够向下移动。

图2为本发明调堵球投送装置左视图的剖面图，如图2所示，主体1与活塞压杆机构2上开设有连通活塞腔25与井口内部的第一通道5,第一通道5上设置有第一阀门51。当第一阀门51打开时，活塞腔25能与井口内部相连通，此时，活塞腔25内与井口内部处于相同的压强。活塞压杆机构2上开设有用于连通活塞腔25与外界的第二通道6，第二通道6上设置有第二阀门62。当第二阀门62打开时，活塞腔25与外界相连通，活塞腔25恢复至常压状态。

主体1的第二开口13用于与油井的井筒相连通。当体的第二开口13与井筒连通时，主体1的空腔11内与井筒内为同一压强条件，此时，如果打开第一阀门51，使得活塞腔25内与井口内部处于相同的压强，由于井内内部的压强与井筒内的压强相等，所以活塞腔25内的压强与主体1的空腔11内的压强相等。因为柱塞22的上端面221的面积大于柱塞22的下端面222的面积，柱塞22上端面221受到的压力大于柱塞22下端面222受到的压力，此时，柱塞22向下移动，于是柱塞22能够将主体1空腔11内装填的调堵球通过第二开口13压入井筒中。

主体1上还可以开设有添加调堵球的第三开口14，第三开口14上并设置有可拆卸的封堵件4。当封堵件4拆卸下时，通过第三开口14对主体1内的空腔11进行填充调堵球。当封堵件4安装于主体1上时，其对于对第三开口14进行封堵或密封，使得主体1的空腔11通过第三开口14与外界保持隔绝。

本调堵球投送装置的运作原理如下：首先，通过第三开口14将大量的调堵球填充入主体1的空腔11内，通过封堵件4将第三开口14封堵住。将调堵球投送装置的第二开口13与油井的井口测试相连通，进而通过井口测试阀门向井筒内投入调堵球，在此时井筒内的压强与主体1的空腔11内的压强相等。同时将第一通道5与井口内部连接。打开第一通道5上的第一阀门51，此时井口内部与活塞腔25相连通，活塞腔25的压强与井口内部的压强相等，由于柱塞22的上端面221的面积大于柱塞22的下端面222的面积，柱塞22上端面221受到的压力大于柱塞22下端面222受到的压力，柱塞22向下移动，柱塞22将主体1空腔11内装填的调堵球通过第二开口13压入井筒中。随后，打开第二阀门62，使得活塞腔25与外界相连通，活塞腔25泄压恢复至常压状态，柱塞22上端面221受到的压力小于柱塞22下端面222受到的压力，柱塞22向上移动，整个调堵球投送装置完成一次投球操作。

本调堵球投送装置的活塞腔25能与井口内部相连通，通过井内部分的压力使得柱塞22向下发生移动，进而柱塞22下压主体1的空腔11内填装的调堵球使其冲入油井的井筒内，调堵球冲入油井井筒内后，再将柱塞22腔内进行泄压，使得柱塞22恢复至初始位置以进行下一次下压调堵球，如此，调堵球投送装置不需要水泥车与泵车的协助即可完成整个投球工艺，且操作方便。

在一个优选的实施方式中，图4为本发明调堵球投送装置中送球管机构7的结构示意图，如图4所示，主体1的第二开口13处设置有用于将调堵球导入井筒的送球管机构7，球管机构包括与第二开口13连通的导球管71、设置于导球管71上对导球管71进行开闭的挡板72。为了便于导球管71与主体1的连接，导球管71与主体1之间设置有下接头，如此，主体1的第二开口13通过下接头与导球管71相连接。导球管71的下端底部设置有防止调堵球进行在柱塞22非冲压过程中掉落的挡板72，挡板72与导球管71通过转动轴74和扭簧73的相连接，如此，挡板72可以对导球管71进行开闭。当调堵球需要冲入井筒内时，在调堵球的压力下，挡板72打开。当调堵球冲入井筒完毕后，挡板72在扭簧73的作用下关闭导球管71。导球管71的长度能够达到油井井口四通上的端面位置，如此，调堵球由导球管71送出后直接由注入流体冲至井筒内，而不会在流体的浮力下上浮。

在一个优选的实施方式中，调堵球投送装置还包括设置于主体1空腔11内的储球机构，储球机构包括具有沿柱塞22移动方向将其贯穿的连接通道31的储球件3，连接通道31用于存储调堵球，储球件3能在主体1的空腔11内滑动以使连接通道31将第一开口12和第二开口13连通。该储球件3上的连接通道31沿竖直方向设置，连接通道31在主体1的空腔11内移动至第三开口14处时，可以通过第三开口14对储球件3的连接通道31内装填调堵球。本调堵球投送装置设置的储球机构中能够填装大量的调堵球，在柱塞22一次运动过程中，既可以将调堵球全部冲入井筒内。

在一个更为优选的实施方式中，连接通道31为一个或多个，多个连接通道31并列设置，当储球件3移动至不同位置时，柱塞22能将不同连接通道31内的调堵球压入井筒中。调堵球投送装置还包括与主体1相连接的手柄82推送机构8，手柄82推送机构8用于推动储球机构使其能在主体1的空腔11中移动。手柄82推送机构8与主体1之间通过法兰相连接。在本实施方式中，储球件3上沿竖直方向中开设有三个连接通道31，连接通道31沿储球机构能移动的方向并列设置，如此，在不同位置时，每一个连接通道31能与第三开口14相对应，进而通过第三开口14对储球件3的连接通道31进行填装调堵球。同时，随着储球机构在主体1空腔11内不断移动时，储球件3上的不同连接通道31的上端能够依次与第一开口12相对，不同连接通道31的下端能与第二开口13相对，如此，当储球件3上第一个连接通道31的上下两端分别与第一开口12和第二开口13相准时，柱塞22能够将第一个连接通道31中调堵球自第二开口13压入井筒中。随着储球机构在手柄82推送机构8作用下继续移动，储球件3的第二连接通道31的上下两端分别与第一开口12和第二开口13相准，进而柱塞22继续将第二个连接通道31中调堵球自第二开口13压入井筒中，如此循环。通过储球机构中设置有多个连接通道31，在手柄82推送机构8的操作下，可以使得不同的连接通道31移动至与柱塞22相对应的方位，进而在柱塞22下压的作用下使得不同连接通道31内的调堵球均能够冲入井筒内，这样大大增加了储球机构中调堵球进行一次填充的填充量，从而提高了投球作业的效率。储球件3上开设有连通孔32以连通相邻两个连接通道31，同时连通连接通道31与主体1空腔11，如此，通过连通孔32保持连接通道31与主体1空腔11内的压强相等。

图3为本发明调堵球投送装置的局部立体示意图，如图3所示，在相邻两个连接通道31之间储球件3的上壁上设置有定位件33，主体1的上内壁上设置有与定位件33相对应的铣槽16。当储球机构中储球件3上的连接通道31移动至与第三开口14或第一开口12和第二开口13相对应的位置时，定位件33能够与铣槽16相定位，如此，操作人员知道此时连接通道31已经移动至准确位置，进而可以进行填装调堵球的操作或柱塞22可以进行冲压调堵球的操作。定位件33可以包括嵌入储球件3上壁内的弹簧与能突出储球件3上壁面的圆珠，当圆珠未移动至铣槽16时，其压缩弹簧嵌入储球件3的壁内。当圆珠移动至铣槽16时，圆珠在弹簧的作用下凸起进而嵌入铣槽16内，如此，操作人员知道此时连接通道31已经移动至准确位置。

如图1所示，主体1的侧壁可以为一方形的法兰，法兰与主体1之间通过螺栓相连接，法兰上可以开设有供手柄82推送机构8连接储球机构的开孔。手柄82推送机构8为现有技术中常用的一种机构，其包括：与法兰相连接的外壳86；穿设在外壳86中的丝杠81，丝杠81的一端与储球机构相固定连接；对丝杠81和壳体21之间进行密封的密封盖85；套设于丝杠81外、与丝杠81相螺纹连接的外套87，外套87具有一防止其在外壳86内移动的限位部871，与外套87相固定连接的手柄82；设置在丝杠81和法兰之间密封盘根84；分别设置于外套87的限位部871与密封盖85、外套87的限位部871与外壳86之间的轴承83。操作人员可以通过转动手柄82，进而带动外套87发生转动，由于外套87上设置有限位部871，所以外套87在水平方向上不会发生移动，外套87发生转动后，通过与丝杠81之间的螺纹连接使得丝杠81在水平方向上发生移动，丝杠81与储球结构相固定连接，如此，使得储球机构在主体1的空腔11中移动。例如，可以如下操作，通过手柄82的旋转的圈数，由丝杠81的螺距来控制储球机构水平方向移动的距离，手柄82旋转3圈时可以使得储球机构中储球件3的第一个连接通道31对准第三开口14；然后手柄82每旋转3圈时下一个连接通道31对准第三开口14，同时配合相应的主体1上的铣槽16和储球机构上的定位件33。手柄82旋转9圈时，第一个连接通道31对准第一开口12处的柱塞22，同时配合相应的定位件33，如此，依次第12圈、15圈第二个连接通道31、第三个连接通道31分别对准柱塞22，同时配合相应多个限位件。

在一个优选的实施方式中，主体1开设有用于排出空腔11内液体的第四开口15，第四开口15上设置有第三阀门9。第四开口15设置于主体1的下方，如此当第三阀门9开启时，可以通过第四开口15排出主体1空腔11内混入的液体。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种调堵球投送装置，其特征在于，其包括：

具有空腔的主体，所述空腔能够装填调堵球，所述主体具有与所述空腔连通的第一开口和第二开口，所述第二开口能将所述空腔与井内连通且能向井内排出调堵球；

活塞压杆机构，其包括连接于所述主体的第一开口处的壳体以及至少部分设置在壳体内的柱塞；所述柱塞具有上端面和下端面，所述上端面受力的面积大于所述下端面受力的面积，所述上端面与所述壳体形成活塞腔，所述活塞腔能与井口内部相连通；在井口内部压力的作用下所述柱塞的所述上端面的受力大于所述下端面的受力使得柱塞能在所述壳体内移动，从而使所述柱塞的下端面穿过所述第一开口将调堵球经过所述第二开口压入井筒中。

2.根据权利要求1所述的调堵球投送装置，其特征在于，其还包括设置于所述主体空腔内的储球机构，所述储球机构包括具有沿所述柱塞移动方向将其贯穿的连接通道的储球件，所述连接通道用于存储调堵球，所述储球件能在所述主体的空腔内滑动以使所述连接通道将第一开口与第二开口连通。

3.根据权利要求2所述的调堵球投送装置，其特征在于，所述连接通道为一个或多个；多个所述连接通道并列设置，当所述储球件移动至不同位置时，所述柱塞能将不同所述连接通道内的调堵球压入井筒中。

4.根据权利要求2所述的调堵球投送装置，其特征在于，所述主体上设置有用于对所述储球机构进行添加调堵球的第三开口，所述第三开口上设置有可拆卸的封堵件。

5.根据权利要求1所述的调堵球投送装置，其特征在于，所述主体与所述活塞压杆机构上开设有能连通所述活塞腔与井口内部的第一通道,所述第一通道上设置有第一阀门。

6.根据权利要求1所述的调堵球投送装置，其特征在于，所述活塞压杆机构上开设有用于连通所述活塞腔与外界的第二通道，所述第二通道上设置有第二阀门。

7.根据权利要求1所述的调堵球投送装置，其特征在于，所述主体的第二开口处设置有用于将调堵球导入井筒的送球管机构，所述送球管机构包括与所述第二开口连通的导球管、设置于所述导球管上对所述导球管进行开闭的挡板。

8.根据权利要求3所述的调堵球投送装置，其特征在于，其还包括与所述主体相连接的手柄推送机构，所述手柄推送机构用于推动所述储球机构在所述主体的空腔中移动。

9.根据权利要求8所述的调堵球投送装置，其特征在于，所述手柄推送机构与所述主体之间通过法兰相连接。

10.根据权利要求1所述的调堵球投送装置，其特征在于，所述主体开设有用于排出所述空腔内液体的第四开口，所述第四开口上设置有第三阀门。