[發(fā)明專利]一種加速下落的投球球體及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710694722.5
• 申請(qǐng)日: 2017-08-15
• 公開（公告）號(hào): CN109403919B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張晉凱;周仕明;陶謙;苗霞;劉仍光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): E21B34/06
• 分類號(hào): E21B34/06;E21B43/26
• 代理公司: 北京知舟專利事務(wù)所(普通合伙) 11550
• 代理人: 郭韞

1.一種加速下落的投球球體，其特征在于：所述加速下落的投球球體包括連接成一體的球身和半球體，兩者同軸線設(shè)置；

在所述球身的內(nèi)部遠(yuǎn)離半球體的一側(cè)設(shè)置有一個(gè)內(nèi)腔，該內(nèi)腔與球身同軸線設(shè)置；在所述內(nèi)腔中灌滿液氮；

在所述球身的頂部開有與其同軸線的孔，該孔將內(nèi)腔與球身的外部連通；

在該孔內(nèi)依次安裝有防爆安全片和噴嘴；所述防爆安全片位于噴嘴與內(nèi)腔之間，所述噴嘴將防爆安全片壓住。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速下落的投球球體，其特征在于：所述半球體的圓周角θ的范圍為：180°θ240°；

所述半球體的直徑d滿足：d1.2倍球座坐封處的孔眼的直徑，且(1/2)DdD，D為井筒內(nèi)其所要通過路線的最窄處的井筒直徑。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加速下落的投球球體，其特征在于：所述球身為圓柱體結(jié)構(gòu)，球身的下端面與半球體的上端面的形狀相同且面積相等，兩者固定連接；

所述球身的軸向長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，L1+d/2大于其所要通過路線的井眼最粗處的井筒直徑D1。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加速下落的投球球體，其特征在于：所述球身中的內(nèi)腔的壁與球身的外壁之間的厚度能夠保證在井下最大壓力時(shí)不將內(nèi)腔處的球身擠壓變形或破裂；

所述內(nèi)腔的高度能夠保證當(dāng)在內(nèi)腔中灌滿流體后整個(gè)投球球體的重心仍位于投球球體的中下部。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加速下落的投球球體，其特征在于：所述球身上的孔的直徑為L(zhǎng)2為5mm至10mm；

所述噴嘴為錐形噴嘴，其直徑從內(nèi)腔的頂部向外逐漸擴(kuò)大，最大處的直徑為L(zhǎng)2，所述噴嘴的錐度為30°至60°。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的加速下落的投球球體，其特征在于：所述噴嘴通過焊接固定在孔內(nèi)；

所述噴嘴或者通過螺紋或者通過銷釘固定在孔內(nèi)，在噴嘴的外壁與孔的內(nèi)壁之間設(shè)置有密封圈。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的加速下落的投球球體，其特征在于：所述防爆安全片為金屬的或其他材質(zhì)的薄膜或者薄片，它兩側(cè)的破裂壓強(qiáng)差為P0，P0＝P-P_靜，其中P_靜、P分別為投球球體到達(dá)井筒內(nèi)某一深度時(shí)防爆安全片外側(cè)的靜液柱壓強(qiáng)、內(nèi)側(cè)的腔內(nèi)壓強(qiáng)，所述防爆安全片只能從內(nèi)腔向外單向破裂開。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加速下落的投球球體，其特征在于：所述投球球體采用具有導(dǎo)熱性，且密度大于井筒內(nèi)流體的金屬或非金屬材料制成。

9.利用權(quán)利要求1至8任一所述的加速下落的投球球體實(shí)現(xiàn)的加速投球下落的方法，其特征在于：所述方法包括：

根據(jù)需要破裂時(shí)的井筒深度對(duì)應(yīng)的破裂壓強(qiáng)差選擇防爆安全片；

在投球球體入井前，首先通過球身頂部的孔向內(nèi)腔內(nèi)灌滿流體，然后加裝防爆安全片及噴嘴，通過防爆安全片及噴嘴將內(nèi)腔密封；

將所述投球球體從井口投入，在依靠重力下落的過程中所述半球體始終在最前面，隨著下落深度增加，投球球體周圍溫度逐漸升高，使得內(nèi)腔中的流體逐漸升溫，內(nèi)腔中的壓強(qiáng)不斷增大，當(dāng)P0＝P-P_靜時(shí)，防爆安全片破裂，內(nèi)腔中的高壓流體通過噴嘴向后噴出，反作用力推動(dòng)投球球體向前加速前進(jìn)；

當(dāng)內(nèi)腔中的流體噴射完后，外部漿體回灌入球身的內(nèi)腔中，內(nèi)腔的內(nèi)外壓強(qiáng)達(dá)到平衡，此時(shí)投球球體達(dá)到了更高的運(yùn)行速度，最后保持該運(yùn)行速度下落，最終落于球座內(nèi)，實(shí)現(xiàn)封堵功能。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于：所述流體采用液氮。