投球装置的制作方法

本发明涉及油气田开发中的注水领域，特别涉及一种投球装置。

背景技术：

随着石油开采进入后期，油层本身能量被逐渐消耗，通过注水工艺对油层能量进行补充，显得尤为重要。而注水井基本都存在吸水剖面不均匀、层间矛盾大等问题，需要进行调剖。目前，常用的调剖工艺包括：化学调剖、投球调剖等，其中，相对于化学调剖存在调剖剂量大、工作量大、作业费用高、调剖剂污染地层等问题，投球调剖因其工艺简单、成本低等优点而得到广泛应用。

目前，现有技术中的投球工艺，考虑到注水后井底压力较高，一般都是在不注水的前提下通过从井口测试阀门投入调堵球，待投送结束后才再进行注水。相对而言，注水开发的工艺流程较为繁琐。

因此，有必要提出一种带压投球装置，实现在注水的同时，进行投球作业，从而大大简化注水开发的工艺流程。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种投球装置，能够实现带压投送调堵球，即在不需要停止注水的前提下可完成投球作业，大大简化了注水开发的工艺流程。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种投球装置，包括：

外套，其上端连通有承压管，其下端固定有卡箍头，其内部靠近下端的位置沿着轴向依次设置有第一卡槽和第二卡槽；所述卡箍头上设置有进液孔；所述承压管能连通所述外套的上端和所述进液孔，所述承压管上设置有出液孔，所述出液孔上设置有第一阀，所述出液孔至所述进液孔之间的承压管上设置有第二阀，

设置在所述外套内的活塞、所述活塞的上端面表面积大于其下端面表面积；

与所述活塞连接的二级复位机构；所述二级复位机构包括弹簧复位机构和锁块复位机构；

上端与所述弹簧复位机构固定的中心缸体；所述中心缸体的外侧壁上设置有与所述锁块复位机构相配合的锁块槽；所述中心缸体的下端设置有挡板，所述挡板上设置有尺寸小于调堵球的筛孔；

笔套和笔尖，所述笔套和笔尖与所述挡板配合形成用于放置调堵球的腔体；

投球时，打开所述第二阀，关闭所述第一阀，在井底压力作用下，所述活塞向下移动，带动所述二级复位机构向下移动，所述弹簧复位机构卡设在所述第一卡槽后停止下移，所述锁块复位机构卡设在所述第二卡槽后进行解锁；所述中心缸体相对所述笔套移动，从而打开所述笔尖；

投球结束后，关闭所述第二阀，打开所述第一阀，所述二级复位机构在井底压力作用下自动复位。

在优选的实施方式中，还包括连接筒，所述连接筒整体呈中空的管体，其上端固定在锁块复位机构上，另一端与所述笔套的上端相连接。

在优选的实施方式中，所述弹簧复位机构包括：上压帽、弹簧、下压帽，其中，

所述上压帽上端的内侧与所述活塞固定连接，其下端的内侧与所述中心缸体固定连接，

所述下压帽抵靠在所述锁块复位机构上；

所述弹簧抵靠在所述上压帽和下压帽之间。

在优选的实施方式中，所述中心缸体包括上液缸和下液缸，其中，

所述上液缸的上端的外侧与所述弹簧复位机构的上压帽固定连接，且所述活塞、上液缸与所述上压帽之间相配合将所述上液缸的上端封闭；

所述下液缸的上端的内侧与所述上液缸固定连接，其下端连接有所述挡板。

在优选的实施方式中，所述锁块复位机构包括：锁块、锁块座，其中，

所述锁块座上设置有用于容纳所述锁块的开孔；

所述锁块的背离中心的外侧上设置有箍簧；所述中心缸体上的锁块槽与所述锁块相卡合，所述锁块复位机构处于锁定状态，当所述锁块从所述锁块槽中滑出时，所述锁块复位机构处于解锁状态。

在优选的实施方式中，所述连接筒的上端通过螺纹与所述锁块座固定连接，其下端通过螺纹与所述笔套固定连接，所述连接筒与所述卡箍头之间形成有与所述进液孔连通的环形空间。

在优选的实施方式中，所述承压管与所述外套的上端还设置有软管接头，相应的在所述外套上端的内侧设置有用于和所述软管接头配合的连接部。

在优选的实施方式中，所述笔尖为橡胶笔尖，其整体由多个扇形片以一定的间隙围成的圆锥体，其一端与所述笔套固定连接，另一端形成用于流通调堵球的开口，当所述挡板向下移动时，所述调堵球能通过所述开口被压出。

在优选的实施方式中，所述承压管为软管，所述承压管上设置有三通机构，所述三通机构具有与所述承压管连通且相对靠近所述进液孔的第一接口、相对远离所述进液孔的第二接口和与所述承压管旁通的第三接口，相应的，所述第一阀设置在所述第三接口上。

在优选的实施方式中，所述投球装置还包括多个密封圈。

本发明的特点和优点是：通过在外套的外部设置承压管和相应的第一阀、第二阀，在所述外套的内部设置相应的复位机构，使用时，通过控制所述第一阀和第二阀的开闭即可实现相应的投球工作，无需停止注水，当投球结束后，相应的切换第一阀、第二阀的开闭状态，在井底液压作用下即可实现自动复位。整体而言，本装置结构巧妙，通过井底压力完成投放调堵球和回到初始状态的过程，可以反复多次利用，节约了投球成本，同时能通过不停止注水完成投球过程，简化了工艺流程。

附图说明

图1是本申请实施方式中一种投球装置初始状态结构示意图；

图2是本申请实施方式中一种投球装置解锁状态结构示意图；

图3是本申请实施方式中一种投球装置的笔尖结构主视图；

图4是本申请实施方式中一种投球装置的笔尖结构左视图。

附图标记说明：

1、承压管；3、软管接头；5、活塞；51、上端面；52、下端面；6、上压帽；7、弹簧；8、下压帽；9、上液缸；10、锁块座；11、锁块；12、锁块槽；13、箍簧；15、外套；16、下液缸；17、连接筒；18、出液孔；19、第一阀；20、三通机构；21、第一卡槽；22、第二阀、23、第二卡槽；24、密封圈；25、进液孔；26、挡板；27、筛孔；28、笔套；29、卡箍头；30、调堵球；31、笔尖。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种投球装置，能够实现带压投送调堵球，即在不需要停止注水的前提下可完成投球作业，大大简化了注水开发的工艺流程。

请参阅图1和图2，本申请实施方式中提供一种投球装置，其可以包括：外套15，其上端连通有承压管1，其下端固定有卡箍头29，其内部靠近下端的位置沿着轴向依次设置有第一卡槽21和第二卡槽23；所述卡箍头29上设置有进液孔25；所述承压管1能连通所述外套15的上端和所述进液孔25，所述承压管1上设置有出液孔18，所述出液孔18上设置有第一阀19，所述出液孔18至所述进液孔25之间的承压管1上设置有第二阀22，设置在所述外套15内的活塞5、所述活塞5的上端面51表面积大于其下端面52表面积；与所述活塞5连接的二级复位机构；所述二级复位机构包括弹簧复位机构和锁块复位机构；上端与所述弹簧复位机构固定的中心缸体；所述中心缸体的外侧壁上设置有与所述锁块复位机构相配合的锁块槽12；所述中心缸体的下端设置有挡板26，所述挡板26上设置有尺寸小于调堵球30的筛孔27；笔套28和笔尖31，所述笔套28和笔尖31与所述挡板26配合形成用于放置调堵球30的腔体；投球时，打开所述第二阀22，关闭所述第一阀19，在井底压力作用下，所述活塞5向下移动，带动所述二级复位机构向下移动，所述弹簧复位机构卡设在所述第一卡槽21后停止下移，所述锁块复位机构卡设在所述第二卡槽23后进行解锁；所述中心缸体相对所述笔套28移动，从而打开所述笔尖31；投球结束后，关闭所述第二阀22，打开所述第一阀19，所述二级复位机构在井底压力作用下自动复位。

本申请所述的投球装置通过在外套15的外部设置承压管1和相应的第一阀19、第二阀22，在所述外套15的内部设置相应的复位机构，使用时，通过控制所述第一阀19和第二阀22的开闭即可实现相应的投球工作，无需停止注水，当投球结束后，相应的切换第一阀19、第二阀22的开闭状态，在井底压力作用下即可实现自动复位。整体而言，本装置结构巧妙，通过井底压力完成投放调堵球30和回到初始状态的过程，可以反复多次利用，节约了投球成本，同时能通过不停止注水完成投球过程，简化了工艺流程。

在本实施方式中，外套15，其呈中空的管状，其上端可以通过接头与承压管1相连接，其下端固定连接有卡箍头29，所述外套15在靠近其下端的内侧沿着轴向依次设置有第一卡槽21和第二卡槽23；所述第一卡槽21可以为在所述外套15的内壁上形成的第一限位台阶，所述第二卡槽23可以为在所述外套15的内壁上形成的第二限位台阶，所述第二限位台阶处的孔径小于所述第一限位台阶处的孔径。

所述卡箍头29的上端与所述外套15固定连接，其下端用于连接井口测试阀门；在所述卡箍头29上设置有进液孔25；井底带压液体可以通过所述进液孔25流经所述承压管1进而导入所述外套15的上端，使其作用在活塞5上端面51上。

所述承压管1，用于连通所述进液孔25和所述外套15上端。所述承压管1为软管，具体的，可以为耐压橡胶管等。进一步的，所述承压管1与所述外套15的上端还可以设置有软管接头3，相应的在所述外套15上端的内侧设置有用于和所述软管接头3配合的连接部。具体的，所述连接部可以为内螺纹的形式，当然，所述连接部还可以为其他形式，本申请在此并不作具体的限定。

此外，所述承压管1上可以设置有三通机构20，该三通机构20具有与所述承压管1连通且相对靠近所述进液孔25的第一接口、相对远离所述进液孔25的第二接口和与所述承压管1旁通的第三接口，所述第三接口上设置有第一阀19，所述第一接口至所述进液孔25之间设置有第二阀22。

在本实施方式中，所述活塞5设置在所述外套15内，其整体呈变直径的圆柱体型，其靠近上端的截面积可以大于靠近下端的截面积，从而使得所述活塞5的上端面51表面积大于其下端面52表面积，当井内压力同时作用在该活塞5的两端时，由于上端面51的表面积大于下端面52，上端面51受到的作用力大于下端面52受到的作用力，从而使得所述活塞5向下移动，进而带动与其连接的二级复位机构整体向下移动。

在本实施方式中，所述二级复位机构可以包括弹簧复位机构和锁块复位机构。

其中，所述弹簧复位机构可以包括：上压帽6、弹簧7、下压帽8。所述上压帽6上端的内侧与所述活塞5固定连接，其下端的内侧与所述中心缸体固定连接，所述下压帽8抵靠在所述锁块复位机构上；所述弹簧7抵靠在所述上压帽6和下压帽8之间。

所述锁块复位机构可以包括：锁块11、锁块座10，其中，所述锁块座10上设置有用于容纳所述锁块11的开孔；所述锁块11的背离中心的外侧上设置有箍簧13；所述中心缸体上的锁块槽12与所述锁块11相卡合，所述锁块复位机构处于锁定状态，当所述锁块11从所述锁块槽12中滑出时，所述锁块复位机构处于解锁状态。

所述中心缸体可以包括上液缸9和下液缸16。其中，所述上液缸9的上端的外侧与所述弹簧复位机构的上压帽6固定连接。所述活塞5、上液缸9与所述上压帽6之间相配合将所述上液缸9的上端封闭；所述下液缸16的上端的内侧与所述上液缸9固定连接，其下端连接有所述挡板26。

具体的，所述上液缸9可以为中空的管体，其上端的外侧可以设置有外螺纹，其中部的外壁上可以设置有所述锁块槽12，其下端的外侧可以设置有外螺纹。

所述下液缸16的上端的内侧设置有与所述上液缸9的外螺纹相匹配的内螺纹；其下端固定连接有挡板26。

所述挡板26上设置有尺寸小于所述调堵球30的筛孔27。具体的，当调堵球30的直径为10毫米至14毫米时，该筛孔27的孔径可以为1毫米至4毫米。

此外，所述投球装置还可以包括连接筒17，所述连接筒17整体呈中空的管体，其上端固定在锁块复位机构上，另一端与所述笔套28的上端相连接。

具体的，所述连接筒17的上端通过螺纹与所述锁块座10固定连接，其下端通过螺纹与所述笔套28固定连接，所述连接筒17与所述卡箍头29之间形成有与所述进液孔25连通的环形空间。井底液压可以通过所述环形空间经过所述进液孔25后，进入承压管1中。

在本实施方式中，笔套28可以呈中空的管体，其上端与所述连接筒17固定连接，其下端设置有笔尖31。所述挡板26、笔套28和笔尖31围设呈用于容纳调堵球30的空间。所述笔尖31、挡板26能与所述中心缸体相连通，井底液压能通过所述笔尖31、进入所述笔套28并通过挡板26上的筛孔27进入所述中心缸体，从而作用在所述活塞5的下端面52上。

在一个实施方式中，所述笔尖31为橡胶笔尖31，其整体由多个扇形片以一定的间隙围成的圆锥体，其一端与所述笔套28固定连接，另一端形成用于流通调堵球30的开口，当所述挡板26向下移动时，所述调堵球30能通过所述开口被压出。请参阅图3至图4，具体的，该橡胶笔尖31包含八瓣橡胶，图中剖面线部分为橡胶部分。

在本实施方式中，所述投球装置还设置有多个密封圈24，以满足装置的密封性能。具体的，请参阅图1和图2，在所述外套15与软管接头3之间可以设置有密封圈24，以防止高压液体从两者的缝隙间渗出。在所述活塞5与上压帽6之间可以设置有密封圈24，在所述上液缸9与所述上压帽6之间可以设置有密封圈24，在所述外套15与所述上压帽6之间可以设置有密封圈24，在所述上液缸9与所述连接筒17之间可以设置有密封圈24；在所述外套15与所述连接筒17之间可以设置有密封圈24，在所述外套15与所述卡箍头29之间可以设置有密封圈24。

在一个具体的实施方式中，所述投球装置包括外部机构和内部机构，其中所述外部机构包括承压管1、三通机构20、第一阀19、第二阀22。所述内部机构包括外层机构和内层机构，其中外层机构包括卡箍头29和外套15，卡箍头29上设置有进液孔25，外套15则与承压管1上设置的软管接头3螺纹连接，这样就形成了地层流体经过的通道。

内层机构设置有活塞5、上压帽6、弹簧7、下压帽8、锁块11、锁块座10、上液缸9、下液缸16、连接筒17、挡板26、笔套28以及笔尖31。上压帽6分别与活塞5以及上液缸9螺纹连接，它与下压帽8之间置入弹簧7。连接筒17与锁块座10以及笔套28螺纹连接。下液缸16与上液缸9螺纹连接，下液缸16上设置有挡板26，挡板26上设置有多个筛孔27。通常调堵球30的直径为10-14mm，为了使调堵球30无法进入液缸内，筛孔27的孔径可以为1mm-5mm。调堵球30的安放空间由笔筒、笔尖31及挡板26组成。装置设有多个密封圈24，满足装置的密封性能。

投球时，先将调堵球30置于带压投球装置内，将卡箍头29与井口测试阀门连接，该装置初始状态如附图1所示。关闭第一阀19同时开启第二阀22，在井底压力作用下，液流一部分由进液孔25进入承压管1，然后至外套15上端流入，作用于活塞5的上端面51上，另一部分液流通过筛孔27进入液缸，作用于活塞5的下端面52上，由于上端面51的受力面积大于下端面52，在压差作用下，活塞5带动上压帽6及上液缸9一起下移，上压帽6通过弹簧7作用于下压帽8，带动锁块座10一起下移；上液缸9一方面带动下液缸16下移，另一方面通过锁块11带动锁块座10下移，带动连接筒17、笔套28以及笔尖31一起下移。下压帽8直至遇到第一卡槽21停止移动，锁块座10继续下移，直至遇到第二卡槽23停止移动。

上液缸9继续下移，挤压锁块11左端，使锁块11进入解锁状态，此时投球装置的状态如附图2所示。上液缸9与下液缸16继续下移，推动挡板26挤压调堵球30，调堵球30撑开笔尖31而投放到井里。

投放过程完毕后，关闭第二阀22，打开第一阀19，井底压力只作用于下端面52上，它远大于上端面51受到承压管1中的液柱压力，于是推动活塞5上行，带动上压帽6、上液缸9、下液缸16一起上行，上液缸9带动锁块座10、连接筒17、笔套28以及笔尖31一起上行，当锁块槽12逐渐向锁块11靠拢，弹簧7的压力推动下压帽88，从而挤压锁块11右端，同时箍簧13对锁块11有个左向的力，使得锁块11回到锁块槽12，然后，整个装置慢慢回到初始位置。

本申请所述的投球装置通过在外套15的外部设置承压管1和相应的第一阀19、第二阀22，在所述外套15的内部设置相应的复位机构，使用时，通过控制所述第一阀19和第二阀22的开闭即可实现相应的投球工作，无需停止注水，当投球结束后，相应的切换第一阀19、第二阀22的开闭状态，在井底压力作用下即可实现自动复位。整体而言，本装置结构巧妙，通过井底压力完成投放调堵球30和回到初始状态的过程，可以反复多次利用，节约了投球成本，同时能通过不停止注水完成投球过程，简化了工艺流程。

本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。

以上所述仅为本发明的几个实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。