一种钻井取心用投球装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种钻井取心用投球装置，包括活塞和装置本体，装置本体是以中心管为中心呈十字形，中心管下部设有连接头，中心管的内径大于所投放球体的直径，在中心管外壁周边间隔分布着至少四个独立的活塞腔，活塞腔底部设有传压孔，活塞腔内设置有活塞，活塞下部设有与活塞腔形成轴向滑动密封配合的活塞座，活塞座外侧向上延伸并在延伸段设有向内开口的U形凹槽，U形凹槽的底面为内斜面，U形凹槽与靠近轴心的活塞腔内壁形成对钢球的限位配合，活塞腔靠近轴心的腔壁高出活塞底座的初始高度。本装置具有结构简单，操作方便，安全可靠的优点。
【专利说明】一种钻井取心用投球装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及钻井取芯装置领域中的一种钻井取心用投球装置。
【背景技术】
[0002]目前松软地层取心的割心工艺主要有两种，液力憋压割心和投球加压割心。液力憋压割心工艺主要在井斜较大(超过40度)、无法使用机械加压割心的情况下使用，而这种工艺在在部分岩性较硬地层经常出现割不断岩心的情况，因此使用范围受到限制。
[0003]目前广泛使用的是投球加压割心，即取完心后依次投入四个钢球，利用钢球传递压力机械下压割心的方式。这种割心方式操作相对简单，且可靠性很高，但投球的方式一直存在问题。投球方式包括:从地面管汇投球或从立管上的丝堵处投球；卸开方钻杆顶部丝堵投球。从地面管汇或立管丝堵处投球的弊端在于投球后需要开泵用钻井液将钢球从地面管汇经过立管送入方钻杆，这一过程可能将井底松散岩心冲掉，使岩心收获率受到影响。从方钻杆顶部丝堵投球的弊端在于取完进尺后方钻杆顶部距离钻台通常大于3m，人员在井内有钻具的情况下高空作业卸开方钻杆丝堵是一件危险性较高的操作。人员登高时方钻杆无法转动，造成投球间隔的这段时间(通常为3分钟)钻具长时间静止于井内，更加危险的是，丝堵卸开后若发生井涌等复杂情况，钻井液将从丝堵处直接喷出，此时将来不及将丝堵安装好，无法循环钻井液，这将导致井涌难以控制，造成无法估量的损失。
[0004]易贵华等发明的《钻井取心投球接头装置》属于一种接头，需要连接在钻具上，投球时需要将该接头提高到转盘面以上才能操作，这种操作适用于硬地层取心工具，而对于软底层取心工具取心结束到割心前方钻杆均不允许上提，此时投球接头仍在井内，无法对其操作，因此该技术无法应用于软底层取心工艺中，从而限制了其使用范围。
[0005]温林荣等发明的《一种石油钻井取心用投球装置》具有安全性好、操作简单的特点，但该装置连接在地面管汇上，投球后需要开泵并达到一定排量使钢球通过立管及水龙带进入钻具，开泵的过程可能造成井底松散岩心被冲走，从而影响取心收获率，因此在使用范围也受到了限制。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的就是为了克服现有技术存在的弊端，提出一种应用更加广泛，使用安全、方便、快捷的钻井取心用投球装置。
[0007]一种钻井取心用投球装置，包括活塞和装置本体，装置本体是以中心管为中心呈十字形，中心管下部设有连接头，中心管的内径大于所投放球体的直径，在中心管外壁周边间隔分布着至少四个独立的活塞腔，活塞腔底部设有传压孔，活塞腔内设置有活塞，活塞下部设有与活塞腔形成轴向滑动密封配合的活塞座，活塞座外侧向上延伸并在延伸段设有向内开口的U形凹槽，U形凹槽的底面为内斜面，U形凹槽与靠近轴心的活塞腔内壁形成对钢球的限位配合，活塞腔靠近轴心的腔壁高出活塞底座的初始高度。
[0008]上述方案还包括:
[0009]活塞上的U形凹槽为弧面槽或者锥面槽、梯形槽，靠近轴心的活塞腔内壁上端面为内斜面，活塞座上设有密封圈。
[0010]在装置本体的上面连接有上端盖，上端盖与活塞顶部高度满足活塞顶部抵达上端盖时钢球能够自由滑落，并且活塞座不能从活塞腔内脱出。
[0011]活塞腔底部的传压孔通过连接头、液压管、液压控制阀连接液压器。
[0012]采用上述方案的钻井取心用投球装置，需要投球时，操作人员只需在钻台上操作控制，根据不同的投球数量和投球间隔时间的要求，分别控制每条管线的控制阀即可将压力传至活塞，使球解除限位，钢球就会间隔落入钻具，直至投完，因此具有安全、方便、快速的优点。投球时不需要开泵送球，保证了松散岩心不被冲走，收获率得到了保障。投球过程中可根据现场需要随时转动钻具，在需要循环时可以随时开泵循环。该装置特别适用于松软地层取心中投球割心，也可应用于石油钻井行业其他需要投球的工艺，并且根据工艺的不同，可以更改本装置的尺寸，从而适合需要投入不同尺寸和不同数量钢球的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型一种实施例的结构示意图。
[0014]图2为图1中A-A位置剖视图。
[0015]图3为本实用新型一种实施例在右侧活塞被推高状态的结构示意图。
[0016]图中:1上端盖，2钢球，3活塞，4装置本体，5密封圈，6液压管。
【具体实施方式】
[0017]下面结合说明书附图和【具体实施方式】，对本实用新型作进一步描述。
[0018]参照附图1、2，根据软底层取心投入四只钢球的需要本装置设计装有四只活塞3，每只活塞3分别与一个钢球2配合安装于本体的活塞腔4内，活塞3下部装有密封圈5，上端盖I在装好活塞3后通过螺纹与本体4连接，整个装置通过装置本体4下部的螺纹连接在方钻杆鹅颈管位置的丝堵母扣上，装置本体4的活塞腔底部分别有四个传压孔，通过管螺纹与液压管线6连接，液压管线另一侧通过手动阀连接到钻台的液压器(站)。
[0019]装置本体4上的活塞腔可以借助中心管作为腔壁的一部分，也可以是自成一体的活塞腔，只要满足钢球脱落后即时落入中心管即可。
[0020]需要投球时在钻台手动打开对应液压管6的控制阀，本体4内对应的液压腔就会受到液压推动活塞3上行，活塞3上行一定高度后失去对相对应钢球2的限位，钢球4受重力作用通过中心管落入钻具内，这样一个球就被成功投入了，其他3个球可以按照要求的时间间隔使用相同的方式依次投入。这样就满足了分别投入四只钢球的要求。
[0021]图3为一个活塞受液压推动上行到达顶端时的情况，此时活塞被上端盖限位，同时装置本体失去了对钢球的限位作用，钢球受重力作用下沿活塞内斜坡掉入钻具内，从而实现了投入一个球的目的。
【权利要求】
1.一种钻井取心用投球装置，其特征在于包括活塞和装置本体，装置本体是以中心管为中心呈十字形，中心管下部设有连接头，中心管的内径大于所投放球体的直径，在中心管外壁周边间隔分布着至少四个独立的活塞腔，活塞腔底部设有传压孔，活塞腔内设置有活塞，活塞下部设有与活塞腔形成轴向滑动密封配合的活塞座，活塞座外侧向上延伸并在延伸段设有向内开口的I形凹槽』形凹槽的底面为内斜面』形凹槽与靠近轴心的活塞腔内壁形成对钢球的限位配合，活塞腔靠近轴心的腔壁高出活塞底座的初始高度。
2.根据权利要求1所述的钻井取心用投球装置，其特征在于:活塞上的V形凹槽为弧面槽或者锥面槽、梯形槽，靠近轴心的活塞腔内壁上端面为内斜面，活塞座上设有密封圈。
3.根据权利要求1或2所述的钻井取心用投球装置，其特征在于:在装置本体的上面连接有上端盖，上端盖与活塞顶部高度满足活塞顶部抵达上端盖时钢球能够自由滑落，并且活塞座不能从活塞腔内脱出。
4.根据权利要求3所述的钻井取心用投球装置，其特征在于:活塞腔底部的传压孔通过连接头、液压管、液压控制阀连接液压器。
【文档编号】E21B25/00GK204200133SQ201420559092
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年9月27日 优先权日:2014年9月27日
【发明者】庄伟 , 温林荣, 聂云飞, 张辉, 裴学良, 赵宗锋, 鲁金峰, 于文涛, 任红, 田宗正 申请人:中国石油化工集团公司, 中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院