依次裝有多個壓裂球11。上接頭4下端與底座6上邊緣通過緊固螺釘5進(jìn)行固定，投球機(jī)構(gòu)主要安裝在底座6內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)自動單個投球的功能。底座6下端與下接頭9上端通過焊接固定在一起，下接頭9下端的法蘭結(jié)構(gòu)與壓裂井口樹的液控旋塞閥連接，固定整個裝置。
[0020]投球機(jī)構(gòu)包括交流伺服防爆電機(jī)7、電機(jī)架8、曲柄12、轉(zhuǎn)板13、轉(zhuǎn)盤14、小齒輪15、轉(zhuǎn)盤內(nèi)部柱16、限位軌道17、限位柱18、轉(zhuǎn)盤邊緣柱20、轉(zhuǎn)板柱21、泄壓孔22和電機(jī)轉(zhuǎn)軸23，投球機(jī)構(gòu)安裝在底座6內(nèi)部，電機(jī)架8通過緊固螺釘5固定在底座6底板的小圓弧端，交流伺服防爆電機(jī)7固定在電機(jī)架8內(nèi)部，交流伺服防爆電機(jī)7的電機(jī)轉(zhuǎn)軸23穿過底座6底板進(jìn)入底座6內(nèi)部，通過鍵聯(lián)接與小齒輪15進(jìn)行同軸配合。轉(zhuǎn)盤14邊緣是不完全輪齒，轉(zhuǎn)盤14與小齒輪15進(jìn)行齒輪配合。轉(zhuǎn)盤14邊緣均勻分布六個弧形限位軌道17，限位柱18在限位軌道17內(nèi)運(yùn)動，限制轉(zhuǎn)盤14的轉(zhuǎn)動軌跡，限位柱18固定在底座6底板上。轉(zhuǎn)盤14邊緣均勻分布六個轉(zhuǎn)盤邊緣柱20，曲柄12—端圓柱孔與轉(zhuǎn)盤邊緣柱20同心配合，另一端與固定在轉(zhuǎn)板13上的轉(zhuǎn)板柱21同心配合，轉(zhuǎn)板13另一端的圓柱孔與固定在底座6底板上的轉(zhuǎn)盤內(nèi)部柱16同心配合。轉(zhuǎn)板13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11，五塊轉(zhuǎn)板13同時繞著轉(zhuǎn)盤內(nèi)部柱16轉(zhuǎn)動，可以形成不同大小的孔徑，從而投放不同尺寸的壓裂球11。這樣便可以通過控制交流伺服防爆電機(jī)7轉(zhuǎn)動，帶動與電機(jī)轉(zhuǎn)軸23進(jìn)行鍵聯(lián)接的小齒輪15轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動與小齒輪15進(jìn)行齒輪配合的轉(zhuǎn)盤14轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤14轉(zhuǎn)動通過曲柄12帶動轉(zhuǎn)板13繞著轉(zhuǎn)盤內(nèi)部柱16轉(zhuǎn)動，五塊轉(zhuǎn)板13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11。在轉(zhuǎn)盤14內(nèi)部開有泄壓孔22，用來保證上接頭4和下接頭9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。
[0021]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)7轉(zhuǎn)動，按照尺寸由小到大的順序依次投放多個壓裂球11，完成水平井分段壓裂工作。
[0022]裝球時，關(guān)閉與下接頭9下端連接的液控旋塞閥，此時本發(fā)明內(nèi)部的壓力為常壓，打開與上接頭4上端連接的法蘭蓋2，然后按照尺寸從小到大的規(guī)律依次裝入所有的壓裂球11，裝球完畢后用法蘭蓋2進(jìn)行封蓋。
[0023]投球時，打開與下接頭9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13中心未形成孔徑。工作狀態(tài)下，控制交流伺服防爆電機(jī)7開始轉(zhuǎn)動，帶動與電機(jī)轉(zhuǎn)軸23進(jìn)行鍵聯(lián)接的小齒輪15轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動與小齒輪15進(jìn)行齒輪配合的轉(zhuǎn)盤14轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤14轉(zhuǎn)動通過曲柄12帶動轉(zhuǎn)板13繞著轉(zhuǎn)盤內(nèi)部柱16轉(zhuǎn)動，五塊轉(zhuǎn)板13形成的中心孔徑逐漸從無到有、從小變大，當(dāng)五塊轉(zhuǎn)板13形成的中心孔徑與最小的壓裂球11尺寸相同時，交流伺服防爆電機(jī)7停止工作，此時尺寸最小的壓裂球11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)7繼續(xù)工作，五塊轉(zhuǎn)板13形成的中心孔徑繼續(xù)變大，當(dāng)五塊轉(zhuǎn)板13形成的中心孔徑與次小的壓裂球11尺寸相同時，交流伺服防爆電機(jī)7停止工作，此時尺寸次小的壓裂球11依靠重力落到壓裂井口中，完成尺寸次小的壓裂球11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11，完成壓裂工作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種水平井分段壓裂井口自動投球器，其特征在于:包括六角螺母(I)、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)，所述上接頭(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，所述上接頭(4)內(nèi)部是空心管道，按照尺寸由小到大依次裝有多個壓裂球(11)，所述上接頭(4)下端與底座(6)上邊緣通過緊固螺釘(5)進(jìn)行固定，所述投球機(jī)構(gòu)安裝在底座(6)內(nèi)部，所述底座(6)下端與下接頭(9)上端通過焊接固定在一起，所述下接頭(9)下端的法蘭結(jié)構(gòu)與壓裂井口樹的液控旋塞閥連接，固定整個裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平井分段壓裂井口自動投球器，其特征在于:所述投球機(jī)構(gòu)包括交流伺服防爆電機(jī)(7)、電機(jī)架(8)、曲柄(12)、轉(zhuǎn)板(13)、轉(zhuǎn)盤(14)、小齒輪(15)、轉(zhuǎn)盤內(nèi)部柱(16)、限位軌道(17)、限位柱(18)、轉(zhuǎn)盤邊緣柱(20)、轉(zhuǎn)板柱(21)、泄壓孔(22)和電機(jī)轉(zhuǎn)軸(23)，所述電機(jī)架(8)通過緊固螺釘(5)固定在底座(6)底板的小圓弧端，所述交流伺服防爆電機(jī)(7)固定在電機(jī)架(8)內(nèi)部，所述交流伺服防爆電機(jī)(7)的電機(jī)轉(zhuǎn)軸(23)穿過底座(6)底板進(jìn)入底座(6)內(nèi)部，通過鍵聯(lián)接與小齒輪(15)進(jìn)行同軸配合，所述轉(zhuǎn)盤(14)邊緣是不完全輪齒，所述轉(zhuǎn)盤(14)與小齒輪(15)進(jìn)行齒輪配合，所述轉(zhuǎn)盤(14)邊緣均勻分布六個弧形限位軌道(17)，所述限位柱(18)在限位軌道(17)內(nèi)運(yùn)動，限制轉(zhuǎn)盤(14)的轉(zhuǎn)動軌跡，所述限位柱(18)固定在底座(6)底板上，所述轉(zhuǎn)盤(14)邊緣均勻分布六個轉(zhuǎn)盤邊緣柱(20)，所述曲柄(12)—端圓柱孔與轉(zhuǎn)盤邊緣柱(20)同心配合，另一端與固定在轉(zhuǎn)板(13)上的轉(zhuǎn)板柱(21)同心配合，所述轉(zhuǎn)板(13)另一端的圓柱孔與固定在底座(6)底板上的轉(zhuǎn)盤內(nèi)部柱(16)同心配合。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水平井分段壓裂井口自動投球器，其特征在于:所述轉(zhuǎn)板(13)由五分之一圓柱體分割而成，中心具有凹球面，五塊轉(zhuǎn)板(13)同時繞著轉(zhuǎn)盤內(nèi)部柱(16)轉(zhuǎn)動，形成不同大小的孔徑，從而投放不同尺寸的壓裂球(11)，所述轉(zhuǎn)盤(14)內(nèi)部開有泄壓孔(22)，保證上接頭(4)和下接頭(9)內(nèi)部空間壓力平衡。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種水平井分段壓裂井口自動投球器，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、緊固螺孔，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、電機(jī)轉(zhuǎn)軸。本發(fā)明可以提高壓裂施工的安全性，同時易于操作，減輕工作強(qiáng)度，提高工作效率，同時還能減小壓裂生產(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。
【IPC分類】E21B43/26
【公開號】CN105672975
【申請?zhí)枴緾N201610148007
【發(fā)明人】王旱祥, 車家琪, 劉延鑫, 蘭文劍, 楊紅德
【申請人】中國石油大學(xué)(華東)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月15日