一种用于压裂施工投球的球仓及其投球装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于压裂施工投球的球仓及其投球装置，属于油气钻采压裂施工设备及施工方法技术领域。
【背景技术】
[0002]在大型分段水力压裂施工不同井段时，需按井段内预置滑套的球座规格，逐次投入相应规格的密封球体，在密封球体作用下开启相对应井段的滑套，再对此井段进行压裂作业施工。
[0003]常规投球作业时为保证作业安全，必须先停止泵注作业，关闭采油树主闸，将压裂主管道内的压力泄尽，方可开启旋塞阀将密封球体投入压裂主管道内，然后关闭旋塞阀。在开启采油树主闸时，井内与压裂主管道间存在的压差会对钢球入井造成影响，为消除这种影响，在开启采油树主闸前还要对压裂主管道进行打压作业。而整个操作过程需工作人员进入高压施工区域内进行手动操作，存在较大安全隐患。
[0004]常规单次投球过程保守估计需耗时10分钟以上，大型施工时主压设备数量较多，为最大限度保证施工作业连续性，通常投球时所有主压设备均保持怠速运转待命状态。按大型井分段压裂施工启用12台(辆)主压设备计算:若投球6次，单次投球作业耗时10分钟，整个施工过程单投球作业累计耗时I小时左右，12台(辆)主压设备均怠速运转I小时所需燃料成本数千元，也增加了尾气排放量加剧大气污染。
[0005]另外现有压裂施工中，在目标产层压裂施工结束前需注入足量的顶替液以便将井内的支撑剂(或酸液)完全压入目标产层，在支撑剂(或酸液)完全压入目标产层后才能进行下一目标产层的投球作业:球体通过常规投球作业方式进入井内，送球液携带球体，并用泵注将球体输送至目标产层。该操作模式增加了施工液体使用量，也无形中增加了施工运行成本和后期污水处理成本。
[0006]由于传统的采用人工投球，投球操作一般是人工进行球体直径的挑选和确认，将球体依次放入球仓后再进行投球，如果投球过程中个别球体不符合要求，无法实现球体的筛选，大大降低了投球的灵活性。
【发明内容】
[0007]本实用新型的发明目的在于:针对上述存在的问题，提供一种在压裂施工投球过程中能够进行球体筛选的球仓，提高投球的灵活性，另外本实用新型还提供一种压裂施工的投球装置，能够有效的克服现有投球过程的缺点，提高投球效率并降低投球成本，特别是球仓与投球装置组合后，有利于实现投球过程的自动化。
[0008]本实用新型采用的技术方案如下:
[0009]一种用于压裂施工投球的球仓，包括球仓主管道，至少两个仓体与所述球仓主管道连通，所述球仓主管道上设置有可往复移动设置的切换块，所述切换块上设置有球体通过孔，切换块的一侧设置有导出斜壁，各所述仓体的出口管道上设置有球体限径通过机构。
[0010]进一步的，所述球体限径通过机构包括挡杆和挡杆提升机构，所述挡杆设置于仓体的出口管道内，所述挡杆提升机构与挡杆的外端部连接。
[0011]本实用新型的一种压裂施工投球装置，包含所述球仓。
[0012]进一步的，所述压裂施工投球装置包括主缸体和活塞推杆，所述活塞推杆设置于主缸体内，且可沿主缸体内腔双向往复运动，所述主缸体和活塞推杆间密封配合而将主缸体内腔划分为独立的投球腔和压力辅助腔；所述投球腔所在主缸体端部设置有阀门I，投球腔还设置有进球管道，所述进球管道上设置有阀门II ;所述投球腔和压力辅助腔间通过连通管道连通，所述连通管道上设置有阀门III;所述压力辅助腔设置有泄压管道I，所述泄压管道I上设置有阀门IV ;所述主缸体内设置有用于活塞推杆复位的弹性机构；所述球仓主管道与进球管道连接。
[0013]进一步的，所述投球腔设置有用于与压裂主管道连接的引压管，所述引压管上设置有阀门V。
[0014]进一步的，所述弹性机构为压缩弹簧，所述压缩弹簧设置于压力辅助腔内。
[0015]进一步的，所述压力辅助腔内设置有沿主缸体轴向的导杆，活塞推杆沿轴向开设有与导杆适配的导槽，活塞推杆通过其导槽装配于主缸体内的导杆上。
[0016]进一步的，所述投球腔设置有泄压管道II，所述泄压管道II上设置有阀门VI。
[0017]综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是:
[0018]1、所述用于压裂施工投球的球仓，通过两个及以上的仓体与球仓主管道连接，实现了球体的在多个仓体分配或者组合，提高了球体装填的灵活性，辅以球仓主管道的切换块和仓体出口的球体限径通过机构，能够有效的对单个球体进行选择，大大提高了投球过程的操控性和可选择性，有利于实现投球过程进球的自动化和连续化；
[0019]2、所述压裂施工投球装置通过将压裂施工的压力引入主缸体、缸体内压力平衡的过程来实现投球，相比于传统的投球装置有效的降低了投球成本，缩短了投球周期，并具有实现投球过程自动化的基础，操作人员可远离高压区域远程操作，保证了投球过程的安全，另外该装置还具有小型化且运转低成本化的优点，大大降低了施工的运输和安装成本；
[0020]3、基于该压裂施工投球装置和投球方法设计，实现了在管道带压、连续施工的条件下投球，这将使传统投球操作得到改变:通过计算目标产层与下一目标产层间的管道容积，可在目标产层压裂施工结束前注入计算容积的顶替液，当计算容积的顶替液注入完成后即可采用本发明的压裂施工投球装置和投球方法将球体投入井内，再用送球液将球体送至下一目标产层，进而开始下一目标产层的压裂施工。这相比于传统的投球操作，大大节省了顶替液的用量(下一目标产层与地面间管道的容积量)，并节省了投球操作时间和设备运转成本；
[0021]4、所述球仓和投球装置组合使用后，降低了整个投球的操作的周期和成本，并能够实现投球全过程的自动化。
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型用于压裂施工投球的球仓的结构示意图A ;
[0023]图2是本实用新型用于压裂施工投球的球仓的结构示意图B ;
[0024]图3是本实用新型的球仓和压裂施工投球装置组合结构示意图；
[0025]图4是本实用新型的压裂施工投球装置操作过程图A ;
[0026]图5是本实用新型的压裂施工投球装置操作过程图B ;
[0027]图6是本实用新型的压裂施工投球装置操作过程图C ;
[0028]图7是本实用新型的压裂施工投球装置操作过程图D ;
[0029]图8是本实用新型的压裂施工投球装置操作过程图E。
[0030]图中标记:1_球仓主管道、2-切换块、201-球体通过孔、202-导出斜壁、203-切换块操作机构、3-仓体、401-挡杆、402-挡杆提升机构、5-主缸体、501-阀门1、502_导槽、503-导杆、504-压缩弹簧、505-阀门II1、506-阀门V、507_阀门IV、6-活塞推杆、7-投球腔、8-压力辅助腔、9-进球管道、901-阀门II ,902-阀门V1、10-球体、11-压裂主管道。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
[0032]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例
[0033]本实用新型的用于压裂施工投球的球仓，其结构如图1所示，包括球仓主管道1，至少两个仓体3与所述球仓主管道I连通，所述球仓主管道I上设置有可往复移动设置的切换块2，所述切换块2上设置有球体通过孔201，切换块2的一侧设置有导出斜壁202，各所述仓体3的出口管道上设置有球体限径通过机构。
[0034]在本实施例中，所述球体通过孔201的孔径与球仓主管道I内径相一致，用于球体的通过，切换块2的导出斜壁202用于将不符合规格要求的球体导出球仓主管道I外，所述切换块2可往复移动设置于球仓主管道I上以用于球体的筛选，切换块2通过与其连接的切换块操作机构203实现往复移动，其球体通过的状态如图1所示，球体筛选导出球仓主管道I外的状态如图2所示，所述切换块操作机构203可以为液压执行机构、气动执行机构或电动执行机构的一种。
[0035]本实用新型中，球体限径通过机构是指限定通过一定直径的球体的机构，如压裂操作需要40mm的钢球，则球体限径通过机构的允许通过直径为40mm，使得按大小顺序排布于仓体3内直径为40mm球体能够通过限径通过机构，而大于40mm的球体则无法通过，在本实施例中，所述球体限径通过机构包括挡杆401和挡杆提升机构402组成，所述挡杆401设置于仓体3的出口管道内，挡杆401穿过管壁，所述挡杆提升机构402与挡杆401的外端部连接，挡杆提升机构402可以为液压执行机构、气动执行机构或电动执行机构的一种，实现对挡杆401的提升或下降，以调节挡杆401下端与管壁间的距离。
[0036]在本实施例中，所述球仓主管道I和仓体3竖直布置，而仓体3的出口管道倾斜布置，以利于球体的选择和下落。
[0037]本实用新型的压裂施工投球装置，其结构如图3所示，包括主缸体5和活塞推杆6，所述活塞推杆6设置于主缸体5内，且可沿主缸体5内腔双向往复运动，所述主缸体5和活塞推杆6间密封配合而将主缸体5内腔划分为独立的投球腔7和压力辅助腔8 ;所述投球腔?所在主缸体5端部设置有阀门I 501，投球腔7还设置有进球管道9，所述进球管道9上设置有阀门II 901 ;所述投球腔7和压力辅助腔8间通过连通管道连通，所述连通管道上设置有阀门III 505 ;所述压力辅助腔8设置有泄压管道I，所述泄压管道I上设置有阀门IV 507 ;所述主缸体5内设置有用于活塞推杆6复位的弹性机构；所述球仓主管道I与进球管道9连接。
[0038]所述弹性机构可安装于投球腔7或压力辅助腔8内，弹性机构可为压缩弹性机构或者拉伸弹性机构等现有形式或者结构设计，其目的在于储存压裂主管道11内流体压力，并通过压力释放来实现投球。
[0039]所述主缸体5的投球腔7端部为管道接头用于和压裂主管道11连接，所述压力辅助腔