一种水平井多级压裂用电磁铁控制智能投球的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及投球装置，特别是一种水平井多级压裂用电磁铁控制智能投球的装置及方法。
【背景技术】
[0002]20世纪90年代以来，随着油气资源需求增多以及科技的进步，分段压裂技术得到迅速发展和广泛应用。投球器是分段压裂工艺中不可缺少的设备。以智能滑套为井下智能开关的压裂工艺中，通过投入标签球，控制智能滑套的启闭，实现对目标地层的压裂。
[0003]目前，投球工艺可以分为停泵投球和带压投球。传统的停泵投球工艺是，停泵后卸下井口投球孔处堵头，投入信号球后开泵继续作业。这种投球方式，需要停泵，耗时长，工人劳动强度大且具有一定的危险性。带压投球工艺是，将信号球预先安装在投球器内，施工时，通过一定的控制手段，驱动信号球投入。目前带压投球技术，多掌握在国外大型油服公司手中，国内进行压裂施工时需要租赁国外的投球装置，费用昂贵。而且，这些带压投球技术，也存在着一些不足:
1.承压要求高，空间体积大，由于带压工作且球室与压裂主流道直接相连，对装置的承压设计要求很高；
2.投球效率低，现有的球室竖直排列的带压投球是针对钢球而设计的，当新型低密度的电子标签球出现时，标签球进入压裂管线的概率较低；
3.投球误操作预防功能欠缺；
4.标签球安装步骤繁琐。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种投球成功率高、使用方便的水平井多级压裂用电磁铁控制智能投球的装置及方法，本发明在不停泵的情况下，能够实现多级压裂中多次投球的远程控制。
[0005]本发明的目的通过以下技术方案来实现:一种水平井多级压裂用电磁铁控制智能投球的装置，它包括环形管道、投球模块、投球检测装置和集液装置，环形管道包括压裂液主管道、异形连接管、环形连接管和直连接管，异形连接管、环形连接管和直连接管依次连通形成一个U型通管，压裂液主管道包括压裂液主管道大径段和压裂液主管道小径段，压裂液主管道大径段一侧连通异形连接管，异形连接管靠近压裂液主管道大径段的管路上安装有阀门B，压裂液主管道小径段一侧连通直连接管，直连接管上安装有阀门D ;
异形连接管与集液装置通过管路连通，异形连接管与集液装置之间的管路上设有阀门C，投球检测装置设置在异形连接管下方；
投球模块包括通孔底座、阀门A和常用投球推送模块，通孔底座与异形连接管通过管路连通，阀门A设置在通孔底座与异形连接管之间的管路上，常用投球推送模块设置在通孔底座上方，投球模块设置在异形连接管上方，通孔底座上设有至少一个通孔，常用投球推送模块上设有信号处理模块，信号处理模块与远程控制模块无线连接，远程控制模块用于发送施工控制信号至信号处理模块，信号处理模块接收处理信号并控制常用投球推送模块、阀门A、阀门B、阀门C和阀门D的工作；
常用投球推送模块包括若干个多层推送装置，若干个多层推送装置围绕呈环形安装，形成投球通道，多层推送装置包括若干个推送装置，若干个推送装置重叠安装构成多层推送装置，推送装置包括推送电磁铁室、安装在推送电磁铁室内的推送电磁铁、挡板电磁铁室、安装在挡板电磁铁室内的挡板电磁铁和障碍斜坡。
[0006]所述的压裂液主管道大径段的自由端连接有由壬法兰转换接头A，压裂液主管道小径段的自由端连接有由壬法兰转换接头B。
[0007]所述的投球检测装置位于通孔底座管路轴线与异形连接管底部相交处，异形连接管的内孔底部在投球检测装置上方的位置处开有一个凹槽。
[0008]所述的通孔底座上设有备用投球推送模块。
[0009]所述的推送电磁铁上安装有推板，挡板电磁铁上安装有L型挡板。
[0010]一种水平井多级压裂用电磁铁控制智能投球的方法，其特征在于:它包括以下步骤:
51.安装投球装置:将投球装置通过主管道两端的由壬法兰转换接头A和由壬法兰转换接头B连接至井口压裂管线中，施工人员手动操作投球推送模块上的推拉门，并对标签球进行编号，按照顺序放入标签球；
52.正常压裂:正常压裂不需要投球时，阀门A和阀门C为关闭状态，阀门B和阀门D为开启状态，开启压裂液源，压裂液经由压裂管线、由壬法兰转换接头A、压裂液主管道大径段、压裂液主管道小径段、环形管道和由壬法兰转换接头B流进下一段压裂管线；
53.投球控制:需要投球时，远程控制模块将施工人员的操作命令传递给信号处理模块，信号处理模块输出信号关闭阀门B和阀门D，开启阀门C，阀门A下方部分液体流入集液装置，使阀门A下方的液面等高于集液装置水平管道，10秒后开启阀门A ;
操作远程控制模块向信号处理模块发出信号，信号处理模块识别信号并启动常用投球推送模块中目标标签球相对应的推送装置，既挡板电磁铁拉开L型挡板，推送电磁铁推动标签球，标签球离开推送装置通过投球通道，落入异形连接管；若标签球密度小于压裂液则浮于液面之上，若标签球密度大于压裂液则落入异形连接管的凹槽处；投球模块共设置两套，一套为常用投球推送模块，另一套为备用投球推送模块，当常用投球推送模块出现故障无法正常投球时，启用备用投球推送模块进行投球；
54.投球检测:位于异形连接管凹槽处的投球检测装置，对投入的标签球上的标签球编号进行读取，以检测投入的标签球是否为目标球，若判断为错误的标签球，则投球检测装置删除该标签球的标签球编号，并写入正确的标签球编号；
55.完成投球:关闭阀门A和阀门C，打开阀门B和阀门D，压裂液携带标签球进入压裂井口。
[0011]所述的标签球编号是RFID信号。
[0012]所述的投球检测装置是RFID读写器。
[0013]本发明具有以下优点:
1.本发明可实现压裂工艺中带压投球以及安全可靠的远程控制，操作方便； 2.本发明保证主流道压裂液正常流动时，利用阀门截断环形流道，使投球推送单元在常压下工作，标签球下投完成后，控制相应阀门启闭，环形流道连通，形成射流效应，促使压裂液携带标签球下入井内，具有结构简单、控制灵活的优点；
3.本发明的推送装置简单，球盒有序排列，空间体积较小，投球顺序可控制；
4.本发明配备检测装置和备用投球推送单元，提高了投球准确率和可靠性。
【附图说明】
[0014]图1为一种水平井多级压裂用电磁铁控制智能投球的装置的结构示意图；
图2为一种水平井多级压裂用电磁铁控制智能投球的装置的C向剖视图；
图3为一种水平井多级压裂用电磁铁控制智能投球的装置的A向剖视图；
图4为常用投球推送模块的结构示意图；
图5为常用投球推送模块的B向剖视图。
[0015]图中，1-备用投球推送模块，2-通孔底座，3-阀门A，4_异形连接管，5_常用投球推送模块，6-投球检测装置，7-由壬法兰转换接头A，8-法兰连接头，9-压裂液主管道大径段，10-压裂液主管道小径段，11-由壬法兰转换接头B，12-阀门B，13-阀门D，14-集液装置，15-阀门C，16-信号处理模块，17-直连接管，18-环形连接管，19-远程控制模块，20-推送电磁铁，21-推板，22-障碍斜坡，23-L型挡板，24-挡板电磁铁，25-投球通道，26-推送装置，27-挡板电磁铁室，28-推送电磁铁室，29-推拉门。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述: 如图1所示，一种水平井多级压裂用电磁铁控制智能投球的装置包括环形管道、投球模块、投球检测装置6和集液装置14，环形管道包括压裂液主管道、异形连接管4、环形连接管18和直连接管17，异形连接管4、环形连接管18和直连接管17依次连通形成一个U型通管，压裂液主管道包括压裂液主管道大径段9和压裂液主管道小径段10，本实施例中，所述的压裂液主管道大径段9的自由端连接有由壬法兰转换接头A7，压裂液主管道小径段10的自由端连接有由壬法兰转换接头BI I，压裂液主管道大径段9 一侧连通异形连接管4，异形连接管4靠近压裂液主管道大径段9的管路上安装有阀门B12，压裂液主管道小径段10一侧连通直连接管17，直连接管17上安装有阀门D13
如图2、图3所示，异形连接管4与集液装置14通过管路连通，异形连接管4与集液装置14之间的管路上设有阀门C15，投球检测装置6设置在异形连接管4下方，本实施例中，所述的投球检测装置6位于通孔底座2管路轴线与异形连接管4底部相交处，异形连接管4的内孔底部在投球检测装置6上方的位置处开有一个凹槽，所述的投球检测装置6是RFID读写器；
投球模块包括通孔底座2、阀门A3和常用投球推送模块5，通孔底座2与异形连接管4通过管路连通，阀门A3设置在通孔底座2与异形连接管4之间的管路上，常用投球推送模块5设置在通孔底座2上方，本实施例中，所述的通孔底座2上设有备用投球推送模块I，投球模块设置在异形连接管4上方，通孔底座2上设有至少一个通孔，常用投球推送模块5上设有信号处理模块16，信号处理模块16与远程控制模块19无线连接，远程控制模块19用于发送施工控制信号至信号处理模块16，信号处理模块16接收处理信号并控制常用投球推送模块5、阀门A3、阀门B12、阀门Cl5和阀门D13的工作；
如图4、图5所示，