一種雙筒液壓缸式水平井壓裂用投球器的制作方法

本發明涉及石油裝備領域，尤其是用于水平井壓裂用的一種雙筒液壓缸式水平井壓裂用投球器。

背景技術：

壓裂是指采油或采氣過程中，利用水力作用，使油氣層形成裂縫的一種方法，又稱水力壓裂。油氣層壓裂工藝過程用壓裂車，把高壓大排量具有一定粘度的液體擠入油層，當把油層壓出許多裂縫后，加入支撐劑(如石英砂等)充填進裂縫，提高油氣層的滲透能力，以增加注水量(注水井)或產油量(油井)。在水平井分段壓裂過程中，每完成一段壓裂作業，需要用壓裂球密封套管，并打開下一段壓裂的井筒上的過液通道，以便進行下一段壓裂。壓裂球為一系列直徑不等的球體，這些球體從小到大依次投入到井筒。由于現場的作業環境的不便性，要求壓裂球能夠實現自動化投放，且實現連續多次投放(即所有需要投放的壓裂球一次性放入投球器，再分別投入到井內)。

技術實現要素：

本發明旨在解決背景技術中提到的問題，本發明提出了一種雙筒液壓式水平井壓裂用投球器，可以代替現階段的專利所屬的同類產品，其采用的技術方案如下：

一種雙筒液壓缸式水平井壓裂用投球器，包括：筒體、法蘭蓋、液壓缸Ⅰ、球筒Ⅰ、裝球口法蘭蓋Ⅰ、壓裂球Ⅰ、壓裂球Ⅱ、壓裂球Ⅲ、液壓缸Ⅱ、球筒Ⅱ、裝球口法蘭蓋Ⅱ、壓裂球Ⅳ、壓裂球Ⅴ、壓裂球Ⅵ、閥芯定子、閥芯轉子、鋼球、擋塊、彈簧、推力球軸承。法蘭蓋通過雙頭螺柱連接固定在筒體的上端，實現密封；球筒Ⅰ、球筒Ⅱ通過螺栓固定在筒體的兩側，用來放置待投放的壓裂球，壓裂球Ⅰ-Ⅲ裝在球筒Ⅰ，壓裂球Ⅳ-Ⅵ裝在球筒Ⅱ；裝球口法蘭蓋Ⅰ固定在球筒Ⅰ上，裝球口法蘭蓋Ⅱ固定在球筒Ⅱ上；液壓缸Ⅰ、液壓缸Ⅱ通過螺栓分別固定在球筒Ⅰ、球筒Ⅱ的尾部，當需要投放壓裂球時通過液壓缸活塞桿的運動來推動壓裂球；推力球軸承放在筒體內部的階梯處，閥芯轉子坐放在推力球軸承上；擋塊通過螺栓固定在閥芯轉子上的方孔處，和鋼球、彈簧組成鋼球鎖緊機構；閥芯定子的突出部分插入筒體內部的凹槽處實現自身固定。

本發明具有如下優點：相對于現階段所采用的其他同類產品，本發明結構簡單，且容易控制；完全可以滿足在不停止井口壓裂設備的條件下進行連續多次投球。

附圖說明

圖1為本發明結構圖

圖中：1.液壓缸Ⅰ，2.球筒Ⅰ，3.裝球口法蘭蓋Ⅰ，4.法蘭蓋，5.筒體，6.裝球口法蘭蓋Ⅱ，7.球筒Ⅱ，8.液壓缸Ⅱ，9.液壓油入口Ⅱ，10.液壓油出口Ⅱ，11.液壓油出口Ⅰ，12.液壓油入口Ⅰ。

圖2為本發明內部結構圖

圖中：13.推力球軸承，14.壓裂球Ⅰ，15.壓裂球Ⅱ，16.壓裂球Ⅲ，17.閥芯轉子，18.閥芯定子，19.壓裂球Ⅳ，20.壓裂球Ⅴ，21.壓裂球Ⅵ。

圖3為本發明閥芯結構圖

22.擋塊，23.鋼球，24.彈簧，25.壓裂球通道。

圖4為本發明局部視圖一

26.閥芯液壓油出入口Ⅰ，27.閥芯液壓油出入口Ⅱ。

圖5為本發明筒體結構圖

28.定子固定凹槽，29.鎖緊凹槽。

圖6為本發明閥芯轉子結構圖

30.方孔，31.承壓板，32.圓孔。

圖7為本發明閥芯定子結構圖

33.固定結構。

具體實施方式

下面結合附圖和實例對本發明作進一步說明：

如圖1、圖2所示，一種雙筒液壓缸式水平井壓裂用投球器，包括：筒體5、法蘭蓋4、液壓缸Ⅰ1、球筒Ⅰ2、裝球口法蘭蓋Ⅰ3、壓裂球Ⅰ14、壓裂球Ⅱ15、壓裂球Ⅲ16、液壓缸Ⅱ8、球筒Ⅱ7、裝球口法蘭蓋Ⅱ6、壓裂球Ⅳ19、壓裂球Ⅴ20、壓裂球Ⅵ21、閥芯定子18、閥芯轉子17、鋼球23、擋塊22、彈簧24、推力球軸承13。法蘭蓋4通過雙頭螺柱連接固定在筒體5的上端，實現密封；球筒Ⅰ2、球筒Ⅱ7通過螺栓固定在筒體5的兩側，用來放置待投放的壓裂球，壓裂球Ⅰ14、壓裂球Ⅱ15、壓裂球Ⅲ16裝在球筒Ⅰ2，壓裂球Ⅳ19、壓裂球Ⅴ20、壓裂球Ⅵ21裝在球筒Ⅱ7；裝球口法蘭蓋Ⅰ3固定在球筒Ⅰ2上，裝球口法蘭蓋Ⅱ6固定在球筒Ⅱ7上；液壓缸Ⅰ1、液壓缸Ⅱ8通過螺栓分別固定在球筒Ⅰ2、球筒Ⅱ7的尾部，當需要投放壓裂球時通過液壓缸Ⅰ1或液壓缸Ⅱ8活塞桿的運動來推動壓裂球；推力球軸承13放在筒體5內部的階梯處，閥芯轉子17坐放在推力球軸承13上，閥芯轉子17內部為中空的壓裂球通道25，閥芯轉子上部為承壓板31，從閥芯液壓油出入口Ⅰ26或閥芯液壓油出入口Ⅱ27進入的液壓油作用在承壓板31，使閥芯轉子17繞中心線轉動；彈簧24放置在位于閥芯轉子上的圓孔32內，擋塊22通過螺栓固定在閥芯轉子17上的方孔30處，將鋼球23限制在彈簧24和擋塊22之間，組成鋼球鎖緊機構；閥芯定子18的固定結構33插入筒體5內部的定子固定凹槽28處實現自身固定，將閥芯上方腔室分為高壓低壓兩個區；筒體內部開有定子固定凹槽28和鎖緊凹槽29。

上述一種雙筒液壓缸式水平井壓裂用投球器的工作原理如下：

當施工現場需要投球作業時，外界液壓泵組輸出的帶壓液體通過閥芯液壓油出入口Ⅰ26進入閥芯轉子17上方的空腔，液壓油作用在承壓板31上，推動閥芯轉子17由中位順時針旋轉90度，使壓裂球通道25對準球筒Ⅰ2，鋼球鎖緊機構中的鋼球23在彈簧24彈力作用下進入筒體5的鎖緊凹槽29，鎖定閥芯轉子17的位置，此時閥芯轉子17上方的空腔壓力升高，外部傳感器檢測到壓力變化，停止對閥芯液壓油出入口Ⅰ26的供油，此時啟動對液壓缸Ⅰ1的供油，液壓油從液壓缸Ⅰ1的液壓油入口Ⅰ12進入液壓缸Ⅰ1，液壓缸Ⅰ1的活塞桿在壓力作用下，推動球筒Ⅰ2內的壓裂球Ⅰ14、壓裂球Ⅱ15、壓裂球Ⅲ16向前運動，直至壓裂球Ⅲ16進入壓裂球通道25，此時外部傳感器檢測到液壓缸Ⅰ1的行程，控制外部泵組停止供油，實現壓裂球Ⅲ16的投放，閥芯液壓油出入口Ⅱ27進液壓油，閥芯轉子17逆時針旋轉90度回到中位，以上是本發明實現球筒Ⅰ2一次投球的工作原理，重復以上過程，完成壓裂球Ⅰ14、壓裂球Ⅱ15的投放，當球筒Ⅰ2中的壓裂球投放完畢，外部泵組向液壓油出口Ⅰ12供油，直至液壓缸Ⅰ1的活塞桿回到原位。

當球筒Ⅰ2中的壓裂球投放完畢，外界液壓泵組輸出的帶壓液體通過閥芯液壓油出入口Ⅱ27進入閥芯轉子17上方的空腔，液壓油作用在承壓板31上，推動閥芯轉子17由中位逆時針旋轉90度，使壓裂球通道25對準球筒Ⅱ7，鋼球鎖緊機構中的鋼球23在彈簧24彈力作用下進入筒體5的鎖緊凹槽29，鎖定閥芯轉子17的位置，時閥芯轉子17上方的空腔壓力升高，外部傳感器檢測到壓力變化，停止對閥芯液壓油出入口Ⅱ27的供油，此時啟動對液壓缸Ⅱ8的供油，液壓油從液壓缸Ⅱ8的液壓油入口Ⅱ9進入液壓缸Ⅱ8，液壓缸Ⅱ8的活塞桿在壓力作用下，推動球筒Ⅱ7內的壓裂球Ⅳ19、壓裂球Ⅴ20、壓裂球Ⅵ21向前運動，直至壓裂球Ⅳ19進入壓裂球通道25，此時外部傳感器檢測到液壓缸Ⅱ8的行程，控制外部泵組停止供油，實現壓裂球Ⅳ19的投放，閥芯液壓油出入口Ⅰ26進液壓油，閥芯轉子17順時針旋轉90度回到中位，以上是本發明實現球筒Ⅱ7一次投球的工作原理，重復以上過程，完成壓裂球Ⅴ20、壓裂球Ⅵ21的投放，當球筒Ⅱ7中的壓裂球投放完畢，外部泵組向液壓油出口Ⅱ10供油，直至液壓缸Ⅱ8的活塞桿回到原位。