[实用新型]球塞气举地面电动投球器

说明书

本实用新型涉及在石油工业中用于球塞气举采油工艺的地面投球装置。

球塞气举是一种新型的采油方法，是在注入的高压气体中按一定时间间隔投入圆形球塞作为气体和采出液体之间的固体界面，由此形成稳定理想的液体段塞结构以防止液体回落，从而提高机械采油的举升效率和油气藏采收率。球塞气举采油装置主要由注气管、举升管、球塞、井下气液混合器、地面投球装置、气液球分离器组成。在球塞气举采油过程中，地面投球装置将球塞投入到注气管中，当球塞运动到井下气液混合器时，便与注入气体和地层液体混合进入举升管中，形成一段气柱上一个球塞，一个球塞上一段液柱的段塞流动结构。段塞进入气液球分离器进行分离后，球塞又进入地面投球装置进行循环投球。与其它人工举升方式相比，球塞气举能显著降低气液两相流动中液体的滑脱损失，且对低压低产井具有很强的适应性。该工艺既可用于油井机械采油，也可用于气井排水采气。

球塞气举地面投球器的作用是将球塞按要求的时间间隔投入注气管中，是球塞气举装置运转的核心部件。投球器在实际生产中，要求其能实现均匀投球，且不能卡球。同时为了满足生产的需要，投球器应具有较宽的调频范围且性能稳定。目前有两种投球器，一种气动投球器是由Amoco公司研制的，结构过于简单(靠弹簧推力返回)，性能不稳定(K.E.布朗主编，升举法采油工艺，卷二(下)，石油工业出版社，1987)。另一种投球器采用转阀机构，投球不够均匀准确，其加工较难，实用性不强(伍成林，气举球气举采油球控装置及其采油方法，CN118752A)。

本实用新型的目的是提供球塞气举地面电动投球器，该装置结构简单，安装方便，性能稳定，能连续均匀供气供球，保证投球的可靠性。

本实用新型采用以下技术方案。

球塞气举地面电动投球器，采用曲柄滑块机械结构，主要由投球阀、连杆、转轮、调速电机组成，所述投球阀由投球阀体和投球阀芯组成，所述投球阀体上表面有注气孔和进球孔，中心有供投球阀芯在其中进行往复滑动的通孔，在通孔内表面于注气孔处有一圆槽，使高压气体能连续稳定地注入，所述投球阀体的下表面开有出球孔，注气孔和出球孔的轴线存在偏心距，可有效地防止卡球，偏心距可根据活塞行程大小而定，所述投球阀芯开有一进球孔，其轴线与投球阀体的轴线相垂直，其边缘处加工成一斜面，以保证球塞在投球阀芯的往复运动中能顺利落入投球阀芯，所述连杆分别与投球阀芯和转轮相连，所述转轮与调速电机相连。

本实用新型由于采用了曲柄滑块机构，活塞在行程的起始点和终点其速度为零，从而保证了球塞下落时与活塞的相对速度为零，避免了“卡球”情况的发生。同时由于活塞在起始点具有最大的加速度，也即有最大的轴向推力，从而可顺利地带动球塞运动。因而整个投球过程具有很好的稳定性。

本实用新型的主要优点是：

(1)在投球阀体内壁于注气孔处开有一圆槽，使高压气体能连续稳定地注入注气管中，从而避免井下产生压力波动；

(2)在投球阀芯的进球孔上边缘处加工一斜面，以保证球塞在投球阀芯的往复运动中能顺利落入投球阀芯内，避免在行程开始时发生卡球；

(3)投球阀体的注气孔与出球孔水平方向有一偏心距，使球塞在投球阀芯运动到行程终止时顺利落入出球管，从而有效防止卡球。

图1为本实用新型球塞气举地面电动投球器结构示意图。

图2为本实用新型球塞气举地面电动投球器投球阀的结构示意图。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

参看图1，该地面电动投球器采用曲柄滑块机械结构，由投球阀、连杆3、转轮4、调速电机5组成，所述投球阀由投球阀体1和投球阀芯2组成，所述连杆3通过连接螺钉分别与投球阀芯2和转轮4相连，而转轮4通过连接键与调速电机5连接。

参看图2，投球阀由投球阀体1和投球阀芯2组成，所述投球阀体1上表面有注气孔6和进球孔9，中心有供投球阀芯2在其中进行往复滑动的通孔13，在通孔13内表面于注气孔6处有一圆槽，进球孔9连接投球管7，所述投球阀体的下表面开有出球孔11，与出球管12相连，注气孔6和出球孔11的轴线存在偏心距，偏心距可根据活塞行程大小而定，所述投球阀芯2开有一进球孔10，其轴线与投球阀体1的轴线相垂直，其边缘处加工成一斜面。

整个投球过程如下所述：首先将投球阀芯2的起始点位置设置为投球阀芯2的进球孔10与投球阀体1的进球孔9中心轴线相重合的位置，此时投球阀芯2的进球孔10内已落入有一球塞8。然后启动调速电机5，并带动转轮4转动。在转轮4的作用下，连杆3推动投球阀芯2运动。由于斜面的作用，投球阀体1进球孔9中的另一球塞8受到向上的作用力，不会对投球阀芯2的运动产生干扰。此投球器采用曲柄滑块机械结构，使投球阀芯2在起点和终点的速度很低，从而将连续运动转为间歇发球。因此当投球阀芯2运动到其进球孔10的中心轴线与投球阀体1的出球孔11中心轴线相重合时，球塞8开始下落，此时投球阀芯2并未运动到终点位置。在投球阀体1的出球孔11和注气孔6的偏心距内，球塞8已开始逐渐下落。当投球阀芯2运动到其终点位置时，其速度接近为零，球塞8在其重力作用下，落入出球管12中。在这一过程中，由于在投球阀体1的内壁处开有一圆槽，高压气体始终连续进入出球管12中。然后，投球阀芯2在连杆3的作用下往回运动直到其接近投球阀体1的进球孔9时，由于斜面的作用，球塞8开始逐渐下落。当投球阀芯2运动到起点位置时，球塞8已经完全落入投球阀芯2的进球孔10内。然后，整个投球装置重复上述过程，不断的向出球管12送气投球。