[发明专利]一种致密油气藏转盘式井口自动投球设备

说明书

本发明专利属于石油机械技术领域，具体是针对致密油气藏压裂生产实际，为实现任意尺寸顺序投球、完成油气田分段压裂工作而设计的一种致密油气藏转盘式井口自动投球设备。通过控制步进电机转动可完成任意尺寸顺序压裂球的分段压裂投球作业，当井底某段压裂滑套出现故障时或者需要调整压裂作业顺序时，可以在不停工的前提下根据现场需求完成压裂球投球顺序的调整，有效提高施工效率，更好的适应致密油气藏分段压裂现场的复杂工况；压裂球采用周向布置的方式，在控制径向尺寸的前提下，显著降低投球设备的高度，从而降低投球设备的重心，后期的操作、维护和检修更加方便，有效降低了操作风险，保障致密油气藏压裂作业现场安全。

技术领域

本发明专利属于石油机械技术领域，具体是针对致密油气藏压裂生产实际，为实现任意尺寸顺序投球、完成油气田分段压裂工作而设计的一种致密油气藏转盘式井口自动投球设备。

背景技术

在国家大力倡导低碳绿色能源的背景下，我国非常规油气(页岩气、煤层气、致密砂岩气等)发展迅速，水平井分段压裂技术已成为致密油气藏开发的有效手段。投球压裂技术是水平井分段压裂改造常用的压裂技术，依靠在井口投放压裂球，在井底打开压裂滑套的方式进行逐级压裂，因此井口投球器非常重要。

但是，目前投球器基本按照尺寸由小到大的顺序装球，并按照尺寸由小到大的顺序逐个投球，当井底某段压裂滑套出现故障时或者需要调整压裂作业顺序时，只能通过停止压裂作业并取出压裂球进行顺序调整，无法实现任意尺寸顺序压裂球的投放；另外，目前投球器的压裂球普遍按照尺寸由小到大的顺序竖直安装在球筒内部，导致投球器高度比较大，将投球器安装到井口装置之后，后期的操作、维护和检修不方便，同时重心较高也增加了操作的风险，不能更好的适应致密油气藏分段压裂现场的复杂工况。

发明内容

本发明旨在克服现有技术和装备存在的上述不足，提出一种致密油气藏转盘式井口自动投球设备，通过控制步进电机转动，调节齿轮转盘转动位置，当指定储球室与压裂球孔同心时，可完成指定压裂球的投放，进而完成任意尺寸顺序压裂球的分段压裂投球作业，其采用的技术方案如下：

一种致密油气藏转盘式井口自动投球设备，包括双头螺柱、锁紧螺母、转盘外壳、步进电机A、底座、步进电机B、球筒外壳、法兰封盖、压裂球筒、小齿轮A、齿轮转盘A、压裂球孔A、轴承、压裂球孔B、齿轮转盘B、小齿轮B、压裂球、中心销轴、定位销、储球室和定位槽，所述步进电机A和步进电机B对称布置在转盘外壳两侧，且步进电机A输出轴与小齿轮A通过键连接同轴固定，所述小齿轮A与齿轮转盘A通过边缘轮齿进行啮合传动，所述齿轮转盘A边缘布置压裂球孔A，所述步进电机B输出轴与小齿轮B通过键连接同轴固定，所述小齿轮B与齿轮转盘B通过边缘轮齿进行啮合传动，所述齿轮转盘B边缘布置压裂球孔B，所述小齿轮A与小齿轮B均布置在转盘外壳内，所述轴承设置有上下两个，所述齿轮转盘A中心孔与上方的轴承外圈通过过盈配合进行同轴固定，所述齿轮转盘B中心孔与下方的轴承外圈通过过盈配合进行同轴固定，所述轴承内圈与中心销轴通过过盈配合进行同轴固定，两个轴承之间设置有微小间隙，所述齿轮转盘A与齿轮转盘B同轴转动且两者之间设置有微小间隙，所述中心销轴下端与底座上端通过螺纹连接进行固定，所述齿轮转盘A与齿轮转盘B均布置在转盘外壳内且齿轮转盘A布置在齿轮转盘B上方，所述转盘外壳下端与底座上端通过焊接固定连接，所述底座下端法兰盘与井口装置固定连接，所述齿轮转盘A上方布置压裂球筒，所述压裂球筒布置在球筒外壳内且与球筒外壳过盈配合，所述齿轮转盘A的上方与压裂球筒之间设置有微小间隙，所述压裂球筒上周向布置多个不同尺寸的储球室，所述储球室内布置对应尺寸大小的压裂球，所述球筒外壳下端与转盘外壳上端通过双头螺柱与锁紧螺母固定连接，所述球筒外壳上端与法兰封盖通过双头螺柱与锁紧螺母固定连接。

优选的，所述压裂球筒在相同的周向半径位置均匀布置多个不同尺寸大小的储球室，所述齿轮转盘A在与压裂球筒相同的周向半径位置布置压裂球孔A，所述压裂球孔A直径与最大尺寸的储球室直径相等，所述齿轮转盘B在与压裂球筒相同的周向半径位置布置压裂球孔B，所述压裂球孔B直径与最大尺寸的储球室直径相等。