一種水平井分段壓裂井口自動(dòng)投球器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利屬于石油機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種實(shí)現(xiàn)在井口自動(dòng)投壓裂球而進(jìn)行水平井分段壓裂的一種水平井分段壓裂井口自動(dòng)投球器。
【背景技術(shù)】
[0002]作為一種全新的清潔性能源，頁巖氣正逐漸成為全球的能源開發(fā)的熱點(diǎn)。頁巖氣的開采方式主要是以水平井和分段壓裂結(jié)合的技術(shù)，投球壓裂技術(shù)是水平井分段壓裂常見的壓裂技術(shù)，投球壓裂技術(shù)依靠在井口投壓裂球來完成壓裂，因此井口投球器在水平井分段壓裂中起到了很大的作用。
[0003]但是，目前我國(guó)投球器還存在很多不足的地方，具體體現(xiàn)在以下這幾個(gè)方面:投球裝置的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜、體積比較大、操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力;裝球時(shí)需要一個(gè)一個(gè)裝入，效率很低;所投壓裂球的數(shù)目有限，不能實(shí)現(xiàn)多段壓裂;不能進(jìn)行連續(xù)投球，使得壓裂施工的工作效率很低；部分投球器投球時(shí)需要泄壓，打開投球器重新裝球，不僅操作費(fèi)時(shí)，泄壓時(shí)存在很大的安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)和裝備存在的上述缺陷，提出一種水平井分段壓裂井口自動(dòng)投球器，可以代替現(xiàn)階段的專利所屬的同類產(chǎn)品。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
[0006]—種水平井分段壓裂井口自動(dòng)投球器，包括六角螺母、法蘭蓋、雙頭螺栓、上接頭、緊固螺釘、底座、投球機(jī)構(gòu)、下接頭、密封圈、壓裂球和緊固螺孔，其中，上接頭上端法蘭結(jié)構(gòu)用來裝載壓裂球，壓裂球裝載完畢后用法蘭蓋進(jìn)行封蓋，上接頭上端法蘭結(jié)構(gòu)和法蘭蓋通過雙頭螺栓和六角螺母進(jìn)行連接和固定;上接頭上端法蘭結(jié)構(gòu)和法蘭蓋連接處的密封圈起密封作用，防止投球器內(nèi)部的高壓壓裂液溢出；上接頭內(nèi)部是空心管道，按照尺寸由小到大依次裝有多個(gè)壓裂球;上接頭下端與底座上邊緣通過緊固螺釘進(jìn)行固定，投球機(jī)構(gòu)主要安裝在底座內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)單個(gè)投球的功能;底座下端與下接頭上端通過焊接固定在一起，下接頭下端的法蘭結(jié)構(gòu)與壓裂井口樹的液控旋塞閥連接，固定整個(gè)壓裂投球器;投球機(jī)構(gòu)包括交流伺服防爆電機(jī)、電機(jī)架、曲柄、轉(zhuǎn)板、轉(zhuǎn)盤、小齒輪、轉(zhuǎn)盤內(nèi)部柱、限位軌道、限位柱、轉(zhuǎn)盤邊緣柱、轉(zhuǎn)板柱、泄壓孔和電機(jī)轉(zhuǎn)軸;投球機(jī)構(gòu)主要安裝在底座內(nèi)部，電機(jī)架通過緊固螺釘固定在底座底板的小圓弧端，交流伺服防爆電機(jī)固定在電機(jī)架內(nèi)部，交流伺服防爆電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)軸穿過底座底板進(jìn)入底座內(nèi)部，通過鍵聯(lián)接與小齒輪進(jìn)行同軸配合。轉(zhuǎn)盤邊緣是不完全輪齒，轉(zhuǎn)盤與小齒輪進(jìn)行齒輪配合。轉(zhuǎn)盤邊緣均勻分布六個(gè)弧形限位軌道，限位柱在限位軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)，限制轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡，限位柱固定在底座底板上。轉(zhuǎn)盤邊緣均勻分布六個(gè)轉(zhuǎn)盤邊緣柱，曲柄一端圓柱孔與轉(zhuǎn)盤邊緣柱同心配合，另一端與固定在轉(zhuǎn)板上的轉(zhuǎn)板柱同心配合，轉(zhuǎn)板另一端的圓柱孔與固定在底座底板上的轉(zhuǎn)盤內(nèi)部柱同心配合。轉(zhuǎn)板由五分之一圓柱體分割而成，中心具有凹球面，方便定位壓裂球，五塊轉(zhuǎn)板同時(shí)繞著轉(zhuǎn)盤內(nèi)部柱轉(zhuǎn)動(dòng)，可以形成不同大小的孔徑，從而投放不同尺寸的壓裂球。這樣便可以通過控制交流伺服防爆電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)與電機(jī)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行鍵聯(lián)接的小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)與小齒輪進(jìn)行齒輪配合的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)通過曲柄帶動(dòng)轉(zhuǎn)板繞著轉(zhuǎn)盤內(nèi)部柱轉(zhuǎn)動(dòng)，五塊轉(zhuǎn)板形成的中心孔徑逐漸從小變大，從而實(shí)現(xiàn)按照尺寸由小到大依次投放壓裂球。在轉(zhuǎn)盤內(nèi)部開有泄壓孔，用來保證上接頭和下接頭內(nèi)部空間壓力平衡，防止投球機(jī)構(gòu)工作受到壓差的影響。
[0007]本發(fā)明是在高壓環(huán)境下工作，通過控制交流伺服防爆電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，按照尺寸由小到大的順序依次投放多個(gè)壓裂球，完成水平井分段壓裂工作。
[0008]裝球時(shí)，關(guān)閉與下接頭下端連接的液控旋塞閥，此時(shí)本發(fā)明裝置內(nèi)部的壓力為常壓，打開與上接頭上端連接的法蘭蓋，然后按照尺寸從小到大的規(guī)律依次裝入所有的壓裂球，裝球完畢后用法蘭蓋進(jìn)行封蓋。
[0009]投球時(shí)，打開與下接頭下端連接液控旋塞閥，本發(fā)明與井口壓裂樹接通，本發(fā)明內(nèi)部的壓力與井口壓力相同。初始狀態(tài)下，投球機(jī)構(gòu)處于關(guān)閉狀態(tài)，五塊轉(zhuǎn)板中心未形成孔徑。工作狀態(tài)下，控制交流伺服防爆電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)與電機(jī)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行鍵聯(lián)接的小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)與小齒輪進(jìn)行齒輪配合的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)通過曲柄帶動(dòng)轉(zhuǎn)板繞著轉(zhuǎn)盤內(nèi)部柱轉(zhuǎn)動(dòng)，五塊轉(zhuǎn)板形成的中心孔徑逐漸從無到有、從小變大，當(dāng)五塊轉(zhuǎn)板形成的中心孔徑與最小的壓裂球尺寸相同時(shí)，交流伺服防爆電機(jī)停止工作，此時(shí)尺寸最小的壓裂球依靠重力落到壓裂井口中，然后隨壓裂液進(jìn)入井中，到達(dá)要壓裂的地層位置，打開投球壓裂滑套，完成壓裂。之后交流伺服防爆電機(jī)繼續(xù)工作，五塊轉(zhuǎn)板形成的中心孔徑繼續(xù)變大，當(dāng)五塊轉(zhuǎn)板形成的中心孔徑與次小的壓裂球尺寸相同時(shí)，交流伺服防爆電機(jī)停止工作，此時(shí)尺寸次小的壓裂球依靠重力落到壓裂井口中，完成尺寸次小的壓裂球的投球工作。采用相同的方法，按照尺寸從小到大的規(guī)律依次投入所有的壓裂球，完成壓裂工作。
[0010]該發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明裝置在裝球時(shí)，可以一次裝入所有的壓裂球，操作方便，效率高;投球時(shí)，本發(fā)明只需進(jìn)行一次裝球，就可以通過控制交流伺服防爆電機(jī)進(jìn)行多次投球。該裝置可以提高壓裂施工的安全性，同時(shí)易于操作，減輕工作強(qiáng)度，提高工作效率，同時(shí)還能減小壓裂生產(chǎn)成本，從而實(shí)現(xiàn)安全、高效、連續(xù)投球，對(duì)于提高頁巖氣產(chǎn)量、實(shí)現(xiàn)頁巖氣的經(jīng)濟(jì)性開采起到了至關(guān)重要的作用。
【附圖說明】
[0011]圖1、本發(fā)明裝置整體結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2、本發(fā)明裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖3、本發(fā)明裝置投球機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖4、本發(fā)明裝置投球機(jī)構(gòu)初始狀態(tài)圖。
[0015]圖5、本發(fā)明裝置投球機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)圖。
[0016]圖中標(biāo)記說明:1、六角螺母;2、法蘭蓋;3、雙頭螺栓;4、上接頭;5、緊固螺釘;6、底座;7、交流伺服防爆電機(jī);8、電機(jī)架;9、下接頭；10、密封圈；11、壓裂球；12、曲柄；13、轉(zhuǎn)板；14、轉(zhuǎn)盤;15、小齒輪;16、轉(zhuǎn)盤內(nèi)部柱；17、限位軌道;18、限位柱；19、緊固螺孔;20、轉(zhuǎn)盤邊緣柱;21、轉(zhuǎn)板柱;22、泄壓孔;23、電機(jī)轉(zhuǎn)軸。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0018]實(shí)施例
[0019]如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例中的水平井分段壓裂井口自動(dòng)投球器，包括六角螺母1、法蘭蓋2、雙頭螺栓3、上接頭4、緊固螺釘5、底座6、投球機(jī)構(gòu)、下接頭9、密封圈10、壓裂球11和緊固螺孔19，其中，上接頭4上端法蘭結(jié)構(gòu)用來裝載壓裂球11，壓裂球11裝載完畢后用法蘭蓋2進(jìn)行封蓋，上接頭4上端法蘭結(jié)構(gòu)和法蘭蓋2通過雙頭螺栓3和六角螺母I進(jìn)行連接和固定。上接頭4上端法蘭結(jié)構(gòu)和法蘭蓋2連接處的密封圈10起密封作用，防止上接頭4內(nèi)部的高壓壓裂液溢出。上接頭4內(nèi)部是空心管道，按照尺寸由小到大