[发明专利]一种加速下落的投球球体及方法

说明书

本发明提供了一种加速下落的投球球体及方法，属于石油开发领域。该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。

技术领域

本发明属于石油开发领域，具体涉及一种加速下落的投球球体及方法。

背景技术

近年来，石油领域井筒内应用投球的工艺越来越多，目前投球后一方面依靠球其自身的重力下落，另一方面条件允许时同时泵送管柱内的流体带动球下落，待球顺利到达并停止在设计位置后就可以后续的施工。若是设计位置在井下较深处，投球后就要在井筒内经过较长的时间才能到设计位置，这将增大时间成本。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种加速下落的投球球体及方法，不改变现有投球的施工工艺，能够使投球下落速度显著提高，大幅缩减投球后到设计位置的等待时间，合理可靠，成本低廉，操作简单，降低时间成本的效果明显。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种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。

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。

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。

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。

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°。

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。

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。

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、合金或非金属材料制成。

利用上述加速下落的投球球体实现的加速投球下落的方法，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；