CN104120991A - 一种井口投球器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种井口投球器，包括：本体，包括封闭端、敞开端以及形成在两端之间的内腔；穿过封闭端并延伸到内腔的推动轴，包括整体式径向形成在其上限位部；设置在内腔内的推动筒，其一端通过螺纹与推动轴连接，而在另一端上设有推球件；与推动筒固定连接的球框，其与设置在内腔内的轴向槽相接合，在球框内设有憋压球。其中，当推动轴转动时，推动筒连同球框沿轴向朝向敞开移动，当球框完全伸出到敞开端之外时，推球件将憋压球推离井口投球器。本发明的井口投球器在投放憋压球过程中无需停止泥浆泵和卸掉水龙带，就能够有效地、快速地完成投放憋压球的操作。

Description

一种井口投球器

技术领域

本发明涉及石油工程技术领域，尤其涉及一种用于投放憋压球的井口投球器。

背景技术

在石油工程技术领域中，通常井下施工工具都需要在井口处投放一个憋压球来触发工具功能。例如，液压式悬挂器坐挂、液压式封隔器坐封等。

目前，常用的投球器在投放憋压球过程中需要待井眼内循环通畅后，停止泥浆泵，卸掉水龙带，然后往敞开的井口内投放憋压球。当投放完成后，还需连接水龙带，使用小排量泵运送憋压球，当憋压球到达球座位置后，封堵管住液流通道。由于小排量泵不断地运送泥浆，使得管柱内部出现憋压。当管柱内的压力达到一定值时，将会触发工具功能。然而，此类投球器的缺点是：投放憋压球时需要停止泥浆泵，导致刚投出的憋压球仅能依靠自身重力缓慢下降，从而延长到达球座位置的时间，降低施工效率；投放憋压球时还需要卸掉水龙带，待憋压球投放后，还需再次连接水龙带，使得整个操作过程费时费力，从而耽误施工进度；投放憋压球时井口需要敞开，导致异物可以落入井口，从而增加了施工风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种井口投球器，其在投放憋压球过程中无需停止泥浆泵和卸掉水龙带，就可以有效地、快速地完成憋压球的投放，从而提高施工效率和施工进度。另外，该井口投球器还能够有效地避免异物落入井口，从而保证施工的安全。

根据本发明提供了一种井口投球器，包括：本体，包括封闭端、相对的敞开端以及形成在两端之间的内腔，在本体的外壁上设有用于与连接关节连接的连接部；穿过封闭端并延伸到内腔的推动轴，推动轴包括整体式径向形成在其上并用于限制推动轴朝向封闭端移动的限位部，在推动轴的第一端部上设有操作件；设置在内腔内的推动筒，推动筒的一端通过螺纹与推动轴连接，在推动筒的另一端上设有推球件；与推动筒固定连接的球框，球框与设置在内腔内的轴向槽相接合，使得球框仅能沿轴向槽移动而不可转动，在球框内设有憋压球。其中，当外力转动操作件而带动推动轴转动时，推动筒连同球框沿轴向朝向敞开端移动；当球框完全伸出到敞开端之外时，推球件将憋压球推离井口投球器。

在一个实施例中，球框大致为U形，包括两条分别与内腔内的轴向槽相接合的轴向边缘以及将两条轴向边缘相连的底边，在各轴向边缘的自由端处设有沿径向向内延伸的卡钩，各卡钩分别卡入到设于推动筒的外壁上的卡槽中。

在一个实施例中，在轴向槽和球框之间设有过砂间隙。

在一个实施例中，推球件为阶梯圆柱形，在推球件的小径部分与推动筒通过螺纹连接。

在一个实施例中，在推动轴的第二端部上设有用于限定推动筒朝向敞开端的最大位移的挡块。

在一个实施例中，推球件具有用于连通球框的内腔与推动筒的内腔的第一传压孔。

在一个实施例中，推动筒具有用于连通推动筒的内腔与处于推动筒和封闭端之间的本体的内腔的第二传压孔。

在一个实施例中，在限位部与封闭端之间设有推力轴承。

在一个实施例中，敞开端设置成与连接关节的纵向内壁齐平。

在一个实施例中，在推动轴与封闭端的接合面上设有密封圈，在连接关节与本体之间的接合面上设有密封圈。

根据本发明的井口投球器，能够直接与水泥头、水龙带或其他井口装置连接，使得其无需停止泥浆泵和卸掉水龙带，就可以有效地、快速地完成憋压球的投放，从而提高施工效率和施工进度。另外，本发明的井口投球器采用了直接的连接结构，使得整个投放憋压球的过程是对外密封的，消除了落入异物的危险，从而提高了施工的安全性。

根据本发明的井口投球器的结构简单，加工容易，安装方便，使用安全高效，便于实施推广应用。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了根据本发明的井口投球器的结构示意图，此时处于未投球位置。

图2显示了根据本发明的井口投球器的安装图，此时处于投球的临界位置。

图3显示了根据本发明的井口投球器的本体。

图4显示了根据本发明的井口投球器的推动轴。

图5显示了根据本发明的井口投球器的推动筒。

图6显示了根据本发明的井口投球器的球框。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1显示了根据本发明的井口投球器100，此时处于未投球（憋压球2）位置。井口投球器100包括本体8。本体8包括封闭端20、相对的敞开端21以及形成在两端之间的大致圆形的内腔25。本体8在附图3中更清晰地显示出。在本体8的内腔25内对称地设有两个轴向槽22，其是由敞开端21起沿轴向向内大致延伸到内腔25的中部。为了方便加工，在轴向槽22延伸末端可构造出退刀槽24。

如图1所示，井口投球器100还包括推动轴7，其穿过封闭端20并大致延伸到内腔25的中部。推动轴7包括整体式径向形成在其上的限位部9。限位部9可以有效地限制推动轴7朝向封闭端20移动。推动轴7还包括第一端部30和第二端部31，如图4中清晰地示出。第一端部30位于封闭端20的外侧（图1所示左侧），而第二端部31位于内腔25内。在推动轴7的第一端部30上设有操作件11，其用于带动推动轴7转动。操作件11优选为圆形手轮，其通过螺母13紧固在推动轴7上。由于考虑到操作件11反复使用后螺母13容易发生松动，因此需要对连接后的螺母13进行锁紧。例如，螺母13可以通过沿径向设置的开口销18（见图2）锁紧在推动轴7上。为了减小摩擦阻力并改善操作件11的使用性，例如可以在限位部9与封闭端20之间设置推力轴承10。容易理解，为了保证井口投球器100的密封性，在推动轴7与封闭端20的接合处可设置密封圈12。

根据本发明，井口投球器100还包括设置在内腔25内的推动筒4，其在图5中也同时示出。推动筒4的一端通过螺纹与推动轴7连接，使得推动轴7可以在推动筒4的内部旋转，从而发生轴向移动。在推动筒4的另一端上设有推球件3，其可用于推动憋压球2轴向移动。推球件3优选为阶梯圆柱形，其小径部分嵌入到推动筒4的内部并通过螺纹与推动筒4连接成一个整体。在推动筒4的外壁上对称地设有两个卡槽36（见图5），其优选为矩形槽。

根据本发明，井口投球器100还包括设置在本体8的内腔25内的球框1，其大致为U形。球框1包括两条轴向边缘40，以及将两条轴向边缘40相连的底边41。在一个实施例中，在各轴向边缘40的自由端处设有沿径向向内延伸的卡钩37，其用于卡入到推动筒4的卡槽36内，从而实现推动筒4与球框1的固定连接。另外，球框1的两个边缘40分别与内腔25内的轴向槽22相接合，使得固定连接的球框1和推动筒4仅能沿轴向移动而不可转动。为了顺畅球框1的移动，在构造轴向槽22时，还可以预留过砂间隙。

在图示实施例中，为了防止推动轴7旋转过度后推动筒4与推动轴7脱离，在推动轴7的第二端部31上可设有用于限定推动筒4轴朝向敞开端21的最大位移的挡块5。例如，挡块5可以通过螺纹与推动轴7连接，然后再通过沿径向设置的锁紧螺钉14紧固在推动轴7上。为了方便挡块5的装配，在推动筒4的外壁上还可构造出工艺孔38（见图5）。

为了延长井口投球器100的使用寿命，以及流畅操作件11的使用，还应该考虑压力传递问题。在一个实施例中，推球件3具有用于连通球框1的内腔与推动筒4的内腔的第一传压孔15，其可以将压力顺利传递到推动筒4的内腔。在另一个实施例中，推动筒4具有用于连通推动筒4的内腔与处于推动筒4和封闭端20之间的本体8的内腔25的第二传压孔39（见图5），其可以将压力顺利传递到处于推动筒4和封闭端20之间的本体8的内腔25中，然后将压力作用在限位部9上。由于，限位部9与推力轴承10接触式连接，使得限位部9所承受的压力可以传递给推力轴承10，从而方便操作件11的转动。

图2显示了根据本发明的井口投球器100的安装图，此时处于投球位置。当井口投球器100与待投放憋压球2的管柱连接时，还需要连接关节50，其优选为三通接头。为了方便井口投球器100和连接关节50的连接，在本体8的外壁上设有连接部6。连接部6优选为法兰盘，其连接结构具有较好的稳定性和气密性。容易理解，该连接关节50还需要通过连接件17来进行紧固，其优选为螺栓。为了更好地保证气密性，例如可以在本体8和连接关节50之间的接合面上设置密封圈16。该井口投球器100安装后，敞开端21与连接关节50的纵向内壁齐平，由此方便了憋压球2的投放。

以下介绍根据本发明的井口投球器100的具体操作。首先将待投放憋压球2的管柱与连接关节50相连，再将井口投球器100的连接部6与连接关节50连接。当外力转动操作件11而带动推动轴7转时，则推动筒4连同球框1沿轴向朝向敞开端21移动，同时连接在推动筒4上的推球件3也会推动设置在球框1内的憋压球2朝向敞开端21移动。当球框1完全伸出到敞开端21之外时，推球件3将憋压球2推离该井口投球器100。

根据本发明的井口投球器100，能够直接与水泥头、水龙带或其他井口装置连接，使得其无需停止泥浆泵和卸掉水龙带，就可以有效地、快速地完成憋压球2的投放，从而提高施工效率和施工进度。另外，本发明的井口投球器100采用了直接的连接结构，使得整个投放憋压球2的过程是对外密封的，消除了落入异物的危险，从而提高了施工的安全性。

根据本发明的井口投球器100的结构简单，加工容易，安装方便，使用安全高效，便于实施推广应用。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种井口投球器，包括：

本体，包括封闭端、相对的敞开端以及形成在两端之间的内腔，在所述本体的外壁上设有用于与连接关节连接的连接部，

穿过所述封闭端并延伸到所述内腔的推动轴，所述推动轴包括整体式径向形成在其上并用于限制所述推动轴朝向所述封闭端移动的限位部，在所述推动轴的第一端部上设有操作件，

设置在所述内腔内的推动筒，所述推动筒的一端通过螺纹与所述推动轴连接，在所述推动筒的另一端上设有推球件，

与所述推动筒固定连接的球框，所述球框与设置在所述内腔内的轴向槽相接合，使得所述球框仅能沿所述轴向槽移动而不可转动，在所述球框内设有憋压球，

其中，当外力转动所述操作件而带动所述推动轴转动时，所述推动筒连同所述球框沿轴向朝向所述敞开端移动，当所述球框完全伸出到所述敞开端之外时，所述推球件将所述憋压球推离所述井口投球器。

2.根据权利要求1所述的井口投球器，其特征在于，所述球框大致为U形，包括两条分别与所述内腔内的轴向槽相接合的轴向边缘以及将所述两条轴向边缘相连的底边，在各所述轴向边缘的自由端处设有沿径向向内延伸的卡钩，各所述卡钩分别卡入到设于所述推动筒的外壁上的卡槽中。

3.根据权利要求1或2所述的井口投球器，其特征在于，在所述轴向槽和所述球框之间设有过砂间隙。

4.根据上述权利要求中任一项所述的井口投球器，其特征在于，所述推球件为阶梯圆柱形，在所述推球件的小径部分与所述推动筒通过螺纹连接。

5.根据上述权利要求中任一项所述的井口投球器，其特征在于，在所述推动轴的第二端部上设有用于限定所述推动筒朝向敞开端的最大位移的挡块。

6.根据上述权利要求中任一项所述的井口投球器，其特征在于，所述推球件具有用于连通所述球框的内腔与所述推动筒的内腔的第一传压孔。

7.根据上述权利要求中任一项所述的井口投球器，其特征在于，所述推动筒具有用于连通所述推动筒的内腔与处于所述推动筒和封闭端之间的所述本体的内腔的第二传压孔。

8.根据上述权利要求中任一项所述的井口投球器，其特征在于，在所述限位部与所述封闭端之间设有推力轴承。

9.根据上述权利要求中任一项所述的井口投球器，其特征在于，所述敞开端设置成与所述连接关节的纵向内壁齐平。

10.根据上述权利要求中任一项所述的井口投球器，其特征在于，在所述推动轴与封闭端的接合面上设有密封圈，在所述连接关节与本体之间的接合面上设有密封圈。