[发明专利]一种全系列大容量自动装球数字控制分段压裂投球器

说明书

技术领域

本发明是涉及油气田常规和非常规油气水平井、垂直井分段、分层酸化压裂作业领域，具体说是一种全系列大容量自动装球数字控制分段压裂投球器。

背景技术

随着科学技术的发展，能源的需求不断增大，而常规性的能源矿藏量日益减少，同时开采量已越来越不能满足社会发展的需求。作为常规能源的重要补充，页岩气非常规能源成为一种新型的能源。在国外页岩气成熟技术开采的引领下，中国页岩气储量为全球最多的国家，同时页岩气非常规能源产业已经起步，随着政策支持力度的加大，将会出现大规模的发展，石油装备市场将会更加的繁荣。许多新设备、新工艺应运而生，以满足页岩气的开采。为了提高低渗、特低渗透油气藏储量动用程度和采收率，压裂工艺是油田能源开发广泛应用的一项成熟增产技术，是提高采收率的重要手段。目前压裂技术又成为页岩气等非常规能源开发基本的必要的完井工艺技术。页岩气等非常规能源开发主要以水平井钻井和分段压裂完井的方式开采。投球打滑套分段压裂具有分段可靠，施工周期短，费用低、放喷后即可投产的优点，是水平井压裂的主要应用形式。投球打滑套分段压裂通过投球打开滑套的方法实现分多段压裂完井。因此投球器是水平井投球打滑套分段压裂必不可少的设备。

在页岩气的开采中，需将按水平构造的页岩层在高压酸化介质的作用下撑开，注入气体可渗透的介质，使得页岩气按设计的路径汇集到输气管道。为此在水平井分段压裂酸化作业中，将水平井分段压裂封堵投球器是页岩气开采必不可缺的设备。

目前，在页岩气的酸化压裂作业中，投球打滑套分段压裂采用滑套封堵结构，即按滑套的直径将相应直径的封堵球投入到井内，靠高压酸化压裂液的流动力，将封堵球推至井内对应的滑套口位置进行封堵，就可进行对此段的压裂。滑套直径是由小到大的顺序进行排列，堵塞球也必须由小到大进行投入，球直径和滑套直径是一一对应的。

封堵球有耐高压金属空心球，耐高压聚氨酯实心球，球的直径是一组等差数列球，公差有三种规格分别为：1/16″（1.5875mm）、1/8″（3.715mm）、1/4″（6.35mm）三种，其中最小球的直径为0.75″（19.05mm），最大球的直径国外4.75″（120.65mm），国内3.75″（95.25mm）。由于页岩气水平酸化压裂作业中所用的封堵球直径存在三种公差，现有的投球器只能适合于一种球直径公差，不能同时适用于三种球直径公差。装球时必须从小到大有序地装球，同样在投球时也必须从小到大有序投球，无法适应不同尺寸的滑套封堵机构有选择地从某一直径值开始有序或无序投球。市场上现有的投球器目前较先进有两种均属美国制造，一种装球数量最多26只，装球方式只能是有序的从小到大进行，投球方式：依靠球自身重量向下进入压裂液流动管道内，球的比重必须大于压裂液介质的密度（不利于压裂完工后对球的处理），球的下降带动磁铁直观显示球室的球位，不能动态地显示球位位置，额定工作压力105MPa。另一种装球数量6只，装球数量少，单个投球器不能完成一口井的分段压裂，可由多个投球器分级联成同一系列的大容量投球器阵列进行分段压裂。额定工作压力105MPa，装球方式只能有序的从小到大进行，投球方式：电机带动丝杠推送，对球的密度没有要求，这种投球器设备成本大，现场安装繁琐，不同的投球器安装的不同球径的球须现场标明，控制过程复杂。

因此现有的分段压裂投球器存在装球数量少，装球只能有序地从小到大装球，投球时必须从小到大投球，每种投球器只能适合一种球直径公差，额定工作压力低，无法动态地显示球在球室的位置及球径，不能从任意球径起进行有序或无序地投球，装球方式为人为装球，易造成装球混乱，不适用不同密度球等缺陷。

发明内容

综上所述，本发明的目的在于提供一种全系列大容量自动装球数字控制分段压裂投球器，克服了现有分段压裂投球器的缺陷。

本发明的目的是通过以下技术来实现的：

一种全系列大容量自动装球数字控制分段压裂投球器，包括投球器体、支架、交流数字伺服电动机Ⅰ、减速机、弹性联轴节Ⅰ、主动链轮、链条、球室、弹性联轴节Ⅱ、消隙齿轮组、光电接收发送组件、交流数字伺服电动机Ⅱ、弹性联轴节Ⅲ、主动直齿齿轮、外啮合被动直齿齿轮、内啮合被动直齿齿轮、防爆电气控制箱、可编程控制器、触摸屏和位置检测传感器，

投球器体包括投球器驱动端、投球器体Ⅰ、投球器体Ⅱ、投球器体Ⅲ 和投球器排出端；投球器驱动端、投球器体Ⅰ、投球器体Ⅱ、投球器体Ⅲ和投球器排出端通过螺栓连接为一体；投球器体固定在支架上；