本發(fā)明涉及石油、天然氣開采專用設備領域，尤其涉及一種井口捕球器。

背景技術：

井口捕球器通常用于石油、天然氣開采過程中的分層防砂或分層壓裂作業(yè)。在分層防砂過程中，投入金屬球使封隔器坐封，再進行其他防砂作業(yè)；在分層壓裂過程中，投入金屬球逐層打開壓裂滑套，再進行其他壓裂作業(yè)。為了避免堵塞井下通道，方便進行后續(xù)作業(yè)，都必須將金屬球返排至地面，用井口捕球器將其捕獲。

目前使用的井口捕球器普遍存在三個缺陷，首先是無法自動識別金屬球是否已經(jīng)捕獲，其次是金屬球在進入捕球器后，一旦停泵，會在液柱的回壓作用下重新落入井內(nèi)，第三是現(xiàn)有捕球器通常在圓筒形外壁設有一些短節(jié)、閥門等裝置，造成徑向尺寸過大，給安裝造成困難。

授權公開號cn203685100u的中國專利，分層充填防砂捕球器，公開了一種捕球器，包括接箍、擋球罩、彈簧、鎖爪、鎖放筒等，鎖放筒的內(nèi)壁上設置擴張段，鎖爪的下部端口直徑小于上部直徑形成凸臺，金屬球壓在鎖爪的凸臺上，在液體的推動下上移至擴張段，鎖爪釋放，金屬球通過凸臺，鎖爪在彈簧的作用下回位，將球捕獲。該捕球器將球捕獲后沒有明顯的顯示，無法自動識別；金屬球與凸臺不能完全密封，需要很大的排量才能推動金屬球上移。

授權公開號cn204024558u的中國專利，壓裂井口捕球器，包括上接頭、過流筒、接球筒和下接頭，接球筒與過流筒連通，接球筒上裝有捕球閥和泄壓閥或盲堵；過流筒兩端分別與上接頭和下接頭連接，在上接頭與過流筒之間裝有止退彈簧，在過流筒與下接頭之間裝有擋球板。該捕球器通過監(jiān)聽金屬球進入接球筒的震動和響聲來判斷是否捕獲金屬球，可靠性差；接球筒、泄壓閥和捕球閥與過流筒垂直且必須豎直放置，占用空間過大，安裝困難。

授權公開號cn204627490u的中國專利，捕球器，包括上接頭、外套管、內(nèi)套管和多個阻擋裝置，包括固定軸、活動指和復位裝置（如扭簧），內(nèi)套管上設有凸臺、過液孔和安裝孔。當金屬球進入內(nèi)套管時，將活動指頂起，繼續(xù)上行至頂?shù)酵古_上，井液流動路徑被迫改變，由于流道減小，泵壓明顯上升。該裝置依靠泵壓的變化來判斷是否捕獲金屬球，由于泵壓變化不明顯，不易掌握；活動指強度較弱，容易損壞。

授權公開號cn205858235u的中國專利，一種可視化捕球器，包括儲球筒、變扣短節(jié)、三通短節(jié)、短油管，其中儲球筒由外筒與透明的內(nèi)筒組成，外筒上設有若干觀察窗，變扣短節(jié)的側壁設有擋球網(wǎng)筒，可以通過觀察窗透過透明的內(nèi)筒直接觀察到是否捕獲金屬球。該裝置沒有防止金屬球回落到井內(nèi)的功能，而且金屬球容易堵塞擋球網(wǎng)筒，體積龐大，不易安裝。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種井口捕球器，該捕球器可以捕獲分層防砂或分層壓裂作業(yè)中返排的金屬球，并且可以防止金屬球回落井內(nèi)，具有易于判斷是否捕獲、體積小，安裝方便的優(yōu)點；具體技術方案為：

一種井口捕球器，包括外筒和單向閥體，所述外筒的側壁開設有出水孔，所述單向閥體套接在外筒內(nèi)，在初始位置關閉所述出水孔；所述單向閥體與返排的金屬球適配構成阻止洗井液向上流動的單向閥；所述單向閥在指示位置打開出水孔，所述單向閥體的下方設置有捕球機構。

進一步，所述單向閥體通過剪切銷釘與所述捕球機構連接。

進一步，所述單向閥體的外壁上設置有環(huán)狀密封槽。

進一步，所述捕球機構包括擋板，所述擋板的翻轉軸設置在擋板的下端部。

進一步，所述擋板的捕球面上設置有通孔。

進一步，所述擋板翻轉角度小于90度。

進一步，所述擋板靠近銷軸孔一側設置有斜面槽。

進一步，所述通孔在捕球面一側設置有引導面。

本發(fā)明井口捕球器通過設置球座固定捕捉機構的初始位置，當金屬球進入球座后，在壓力的作用下剪斷剪切銷釘，露出外筒的出水孔，部分液體從出水孔噴出，可自動判斷金屬球已經(jīng)捕獲；同時擋板在扭轉彈簧的作用下落下，防止金屬球回落至井內(nèi)，擋板強度高；整體外形為圓筒狀，占用空間小，便于安裝。

附圖說明

圖1為本發(fā)明井口捕球器工作原理示意圖；

圖2為本發(fā)明井口捕球器工作原理示意圖；

圖3為球座結構示意圖；

圖4為剪切筒結構示意圖；

圖5為剪切筒結構示意圖；

圖6為擋板結構示意圖。

圖中：1、接管；2、外筒；2-1、配合段；2-2、密封段；2-3、出水孔；3、剪切筒；3-1、擋板槽；3-2、剪切銷釘孔；3-3、剪切筒銷軸孔；4、扭轉彈簧；5、銷軸；6、擋板；6-1、斜面槽；6-2、擋板銷軸孔；6-3、通孔；7、剪切銷釘；8、金屬球；9、球座；9-1、錐面；9-2、環(huán)形槽；10、擋板接管。

具體實施方式

下面利用實施例對本發(fā)明進行更全面的說明。本發(fā)明可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應理解為局限于這里敘述的示例性實施例。

為了易于說明，在這里可以使用諸如“上”、“下”“左”“右”等空間相對術語，用于說明圖中示出的一個元件或特征相對于另一個元件或特征的關系。應該理解的是，除了圖中示出的方位之外，空間術語意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征“下”的元件將定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性術語“下”可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位（旋轉90度或位于其他方位），這里所用的空間相對說明可相應地解釋。

如圖1、圖2所示，本實施例中的井口捕球器，包括外筒2和球座9，外筒2的側壁開設有出水孔2-3，球座9套接在外筒2內(nèi)。球座9在初始位置在外筒2內(nèi)壁側堵住出水孔2-3，使出水孔2-3關閉。球座9作為單向閥體與返排的金屬球8適配構成阻止洗井液向上流動的單向閥；在洗井液的壓力下，單向閥可以向上運動，當單向閥運動到指示位置，球座9不再堵住出水孔2-3，使出水孔2-3打開。球座9與金屬球8配合的錐面9-1設置為圓錐面，

如圖3所示，外筒2的內(nèi)壁包括三段，下段為配合段2-1，中段為密封段2-2，上段為容腔段。球座9通過密封段2-2與外筒2套接，密封段2-2、配合段2-1和容腔段均為圓柱面。其中，密封段2-2的直徑小于配合段2-1和容腔段的直徑。出水孔2-3可以設置在密封段2-2的筒壁上，也可以設置在密封段2-2以上的筒壁上。如果設置在密封段2-2以上的筒壁上，金屬球8和球座9配合后，在初始位置才能將出水孔2-3關閉；導致金屬球8和球座9配合前，會有水從出水孔2-3噴出，指示效果不如將出水孔2-3設置在密封段2-2的筒壁上的方案。

由于密封段2-2的直徑小于配合段2-1和容腔段的直徑，球座9進入容腔后，即使下落，也無法實現(xiàn)與密封段2-2的配合，進入密封段2-2；從而避免球座9下落，將出水孔2-3關閉，影響裝置對金屬球8到位狀態(tài)的指示。

還可以在球座9的下方設置捕球機構；通過捕球機構防止金屬球8脫落。

捕球機構包括擋板6和銷軸5，擋板6的翻轉軸設置在擋板6的下端部。金屬球8向上，帶動球座9向上運動；解除鎖定后，擋板6向內(nèi)翻轉，外沿支撐在翻轉軸對面的筒壁上，阻擋金屬球8脫落。

如圖4所示，球座9的外壁上設置有環(huán)狀密封槽；將密封圈安裝在環(huán)狀密封槽內(nèi)可以提高球座9與外筒2內(nèi)壁之間的密封性能；降低球座9與外筒2之間因密封而需要的加工精度。

如圖6所示，擋板6翻轉后，上面為捕球面，捕球面上設置有通孔6-3。通過設置通孔減少了捕球面的平面面積，減少了洗井液對擋板6的壓力，使擋板6能盡快張開。

擋板6的長度和寬度配合應保證擋板6的翻轉角度小于90度。最好不要大于80度，以提供足夠的強度，避免捕球時金屬球8脫落。

為了減少捕球后對金屬球8的磨損，擋板6上設置的通孔6-3在捕球面一側設置有引導面。

為了提高擋板6的張開速度，在銷軸5上設置有扭轉彈簧4。扭轉彈簧4一端卡在剪切筒內(nèi)壁上，一端卡在擋板6上?？梢栽趽醢?靠近擋板銷軸孔6-2一側設置斜面槽6-1；方便扭轉彈簧4的安裝。

為了提高捕球器的可靠性，本實施例中增設了剪切筒3，剪切筒3套接在配合段2-1，將捕球機構設置在剪切筒3的筒壁上。球座9與剪切筒3通過剪切銷釘7連接。如圖5所示，剪切筒3的筒壁上開設有擋板槽3-1，擋板6安裝在擋板槽3-1內(nèi)。在初始位置，球座9的下端撐住擋板6，使擋板6不能向內(nèi)翻轉；當洗井液頂起金屬球8與球座9配合形成單向閥后，洗井液不能繼續(xù)向上流動。密封段2-2與配合段2-1之間的臺階阻止剪切筒3向上運動，由于有剪切銷釘7連接，單向閥也不能向上運動。當壓力繼續(xù)增大，球座9受力大于剪切銷釘7的強度后，剪切銷釘7被剪斷；在洗井液的推動下單向閥向上運動；擋板6脫離球座9的鎖定后翻轉。

為了方便加工，便于剪切銷釘7定位，球座9的外壁對應剪切銷釘7安裝位置設置環(huán)形槽9-2。

為了方便轉接，可以在外筒2的上下兩端分別配備擋板接管10和接管1。

安裝時，接管1與井口內(nèi)的鉆桿或油管連接，擋板接管10與地面管匯連接。返排作業(yè)時，洗井液在泵壓的驅(qū)動下攜帶金屬球8進入球座9的錐面9-1，如圖1所示，在壓力的推動下剪切銷釘7被剪斷，球座9繼續(xù)向右運動，外筒2的出水孔2-3露出，一部分洗井液會從出水孔2-3噴出，指示金屬球8已經(jīng)被捕獲；同時擋板6在扭轉彈簧4的作用下落下。只要不停泵，出水孔2-3始終有水噴出，不會產(chǎn)生誤判。

停泵后如圖2所示，液柱回壓帶動金屬球8向下運動，金屬球8被卡在擋板6上，無法回落到井內(nèi)。最后將井口捕球器從管線中拆下，將擋板接管10從外筒2上拆下，可取出金屬球8。

上述示例只是用于說明本發(fā)明，除此之外，還有多種不同的實施方式，而這些實施方式都是本領域技術人員在領悟本發(fā)明思想后能夠想到的，故，在此不再一一列舉。

技術特征：

技術總結

本發(fā)明公開了一種井口捕球器，包括外筒和單向閥體，所述外筒的側壁開設有出水孔，所述單向閥體套接在外筒內(nèi)，在初始位置關閉所述出水孔；所述單向閥體的球座與返排的金屬球適配構成阻止洗井液向上流動的單向閥；所述單向閥在指示位置打開出水孔。金屬球在洗井液的作用下推動球座，剪切銷釘被剪斷，擋板在扭轉彈簧的作用下落下，擋住金屬球的回路，同時部分洗井液從出水孔噴出。該捕球器可靠地防止了金屬球向井內(nèi)的回落，具有易于識金屬球的捕獲，占用空間小，便于安裝的優(yōu)點。

技術研發(fā)人員：唐文波;楊國;吳少路;劉也

受保護的技術使用者：重慶峰麗能源技術有限公司

技術研發(fā)日：2017.07.13

技術公布日：2017.09.19