[发明专利]一种加速下落的投球球体及方法

权利要求书

1.一种加速下落的投球球体，其特征在于：所述加速下落的投球球体包括连接成一体的球身和半球体，两者同轴线设置；

在所述球身的内部远离半球体的一侧设置有一个内腔，该内腔与球身同轴线设置；在所述内腔中灌满液氮；

在所述球身的顶部开有与其同轴线的孔，该孔将内腔与球身的外部连通；

在该孔内依次安装有防爆安全片和喷嘴；所述防爆安全片位于喷嘴与内腔之间，所述喷嘴将防爆安全片压住。

2.根据权利要求1所述的加速下落的投球球体，其特征在于：所述半球体的圆周角θ的范围为：180°θ240°；

所述半球体的直径d满足：d1.2倍球座坐封处的孔眼的直径，且(1/2)DdD，D为井筒内其所要通过路线的最窄处的井筒直径。

3.根据权利要求2所述的加速下落的投球球体，其特征在于：所述球身为圆柱体结构，球身的下端面与半球体的上端面的形状相同且面积相等，两者固定连接；

所述球身的轴向长度为L1，L1+d/2大于其所要通过路线的井眼最粗处的井筒直径D1。

4.根据权利要求3所述的加速下落的投球球体，其特征在于：所述球身中的内腔的壁与球身的外壁之间的厚度能够保证在井下最大压力时不将内腔处的球身挤压变形或破裂；

所述内腔的高度能够保证当在内腔中灌满流体后整个投球球体的重心仍位于投球球体的中下部。

5.根据权利要求4所述的加速下落的投球球体，其特征在于：所述球身上的孔的直径为L2为5mm至10mm；

所述喷嘴为锥形喷嘴，其直径从内腔的顶部向外逐渐扩大，最大处的直径为L2，所述喷嘴的锥度为30°至60°。

6.根据权利要求5所述的加速下落的投球球体，其特征在于：所述喷嘴通过焊接固定在孔内；

所述喷嘴或者通过螺纹或者通过销钉固定在孔内，在喷嘴的外壁与孔的内壁之间设置有密封圈。

7.根据权利要求1至6任一所述的加速下落的投球球体，其特征在于：所述防爆安全片为金属的或其他材质的薄膜或者薄片，它两侧的破裂压强差为P0，P0＝P-P_静，其中P_静、P分别为投球球体到达井筒内某一深度时防爆安全片外侧的静液柱压强、内侧的腔内压强，所述防爆安全片只能从内腔向外单向破裂开。

8.根据权利要求7所述的加速下落的投球球体，其特征在于：所述投球球体采用具有导热性，且密度大于井筒内流体的金属或非金属材料制成。

9.利用权利要求1至8任一所述的加速下落的投球球体实现的加速投球下落的方法，其特征在于：所述方法包括：

根据需要破裂时的井筒深度对应的破裂压强差选择防爆安全片；

在投球球体入井前，首先通过球身顶部的孔向内腔内灌满流体，然后加装防爆安全片及喷嘴，通过防爆安全片及喷嘴将内腔密封；

将所述投球球体从井口投入，在依靠重力下落的过程中所述半球体始终在最前面，随着下落深度增加，投球球体周围温度逐渐升高，使得内腔中的流体逐渐升温，内腔中的压强不断增大，当P0＝P-P_静时，防爆安全片破裂，内腔中的高压流体通过喷嘴向后喷出，反作用力推动投球球体向前加速前进；

当内腔中的流体喷射完后，外部浆体回灌入球身的内腔中，内腔的内外压强达到平衡，此时投球球体达到了更高的运行速度，最后保持该运行速度下落，最终落于球座内，实现封堵功能。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述流体采用液氮。