УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ СИЛОВОГО КАБЕЛЯ К ТРУБАМ

Полезная модель относится к предохранительным устройствам кабельных линий питания погружных электродвигателей, используемых в качестве приводов центробежных насосов для добычи нефти и других пластовых жидкостей и может быть использована в нефтяной промышленности для крепления токоподводящего кабеля к насосно-компрессорным трубам (НКТ) при насосной добыче нефти.
Известно устройство для крепления силового кабеля к насосно-компрессорным трубам, использованное в колоннах насосно-компрессорных труб, содержащее цельнолитой корпус с продольным пазом для укладки кабеля питания электродвигателя, окна для фиксации устройства на верхнем и нижнем торцах муфты, выполненные на высоте не менее высоты муфты, и стяжки, соединяющие верхнюю и нижнюю части корпуса (Патент РФ №859594, Кл. Е21В 17/10, пр. 06.12.1978 г.).
Недостатками данного устройства являются невозможность его повторного использования из-за отложения парафина и солей на пружинах с упорами, а также низкая надежность в эксплуатации из-за больших ударных нагрузок при спуско-подъемных операциях, которые ведут к раскрытию корпуса и заклиниванию устройства между НКТ и обсадной колонной.
Известно также устройство для крепления силового кабеля к насосно-компрессорным трубам, содержащее цельнолитой корпус с продольным пазом для укладки кабеля питания электродвигателя, окна для фиксации устройства на нижнем и верхнем торцах муфты, выполненные на высоте не менее высоты муфты, и стяжки, соединяющие верхнюю и нижнюю части корпуса, которые снабжены соответствующими верхней и нижней крышками, каждая из которых укреплена на шарнире и имеет винт для крепления к соответствующему резьбовому отверстию верхней и нижней частей корпуса, причем соотношение высоты окна и ширины крышки превышает 2:1 (патент РФ №2108439, Кл. Е21В 17/00, пр. 20.08.1996 г.).
Недостатком данного устройства является низкая надежность из-за возможности разрушения узлов крепления крышек и винтов вследствие контакта элементов устройства со стенками и стыками эксплуатационных труб при спуско-подъемных операциях. Недостатком устройства также является большое поперечное сечение, что уменьшает свободное сечение скважины и затрудняет переток скважинной жидкости при спуско-подъемных операциях.
Наиболее близким к заявляемому устройству (прототипом) является устройство для крепления силового кабеля к насосно-компрессорным трубам, содержащее цельнолитой корпус с продольным пазом для укладки кабеля питания электродвигателя, причем верхняя и нижняя части корпуса снабжены соответствующими верхней и нижней крышками, каждая из которых укреплена на шарнире и имеет устройство крепления к верхней и нижней частям корпуса соответственно, при этом боковые части корпуса выполнены в виде полок, внутренний диаметр стенок которых равен наружному диаметру насосно-компрессорной трубы (НКТ), и снабженных выемками для установки на муфту НКТ, одна из полок снабжена для крепления крышек двумя осями, приближенными к боковой стенке продольного паза для кабеля, а другая полка снабжена ребром, например, параллельным дну паза и выступающим за габаритные размеры устройства крепления крышек к корпусу в собранном положении, а упомянутые крышки имеют толщину меньше разности наружных радиусов муфты и трубы НКТ, выполнены с возможностью упругой деформации при установке на муфту и охватывают трубу НКТ на угол больше 180° (патент РФ на полезную модель №36025, кл. Е21В 17/00, пр.27.10.2003 г.).
Недостатком известного устройства является то, что при его установке необходимо деформировать крышки, что затрудняет монтаж и требует больших физических усилий.
Задачей полезной модели является облегчение и ускорение монтажа устройства для крепления силового кабеля к насосно-компрессорным трубам, повышении надежности крепления силового кабеля и его защиты от повреждений при перемещении.
Поставленная задача решается предлагаемым устройством для крепления силового кабеля к трубам.
Согласно предлагаемой полезной модели устройство для крепления силового кабеля к трубам характеризуется наличием профилированного корпуса корытообразной формы, с внутренней стороны которого выполнен открытый продольный паз для укладки кабеля, на внутренних сторонах боковых стенок корпуса выполнены выемки для охвата трубы, по краям боковых стенок корпуса размещены стягивающие хомуты, один конец которых шарнирно закреплен на первой боковой стенке корпуса, а другой конец стягивающих хомутов, шарнирно соединенный с дополнительным охватывающим элементом, фиксируется со второй стенкой корпуса. При этом дополнительный охватывающий элемент выполнен в виде шарнирно соединенной с хомутом серьги с ввернутым натяжным болтом.
Устройство характеризуется также тем, что в средней части первой боковой стенки корпуса выполнен выступ, расположенный между шарнирными закреплениями хомутов с этой стенкой, а в средней части второй боковой стенки между узлами фиксации выполнено ребро. В ребре во второй боковой стенке корпуса выполнены прорези для введения и фиксации в них натяжных болтов, при этом ребро во второй боковой стенке корпуса выполнено параллельным дну паза.
При этом на ребре во второй боковой стенке корпуса по краям прорезей выполнены упоры для удержания натяжных болтов.
Устройство характеризуется также тем, что корпус, хомуты и дополнительные охватывающие элементы при установке на трубу имеют каждый угол охвата менее 180°.
Кроме того, шарнирное соединение хомутов выполнено в виде петель, надетых на оси, закрепленные в первой боковой стенке корпуса.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан вид сбоку устройства, на фиг.2 - сечение по А-А (фиг.1), на фиг.3 - сечение Б-Б (фиг.1), на фиг.4 - устройство для крепления кабеля в изометрии вид снизу, на фиг.5 - то же, вид сверху и сбоку, на фиг.6 - устройство для крепления кабеля к насосно-компрессорной трубе в сборе, в изометрии, с одной незакрепленной серьгой, на фиг.7 - изометрия, вид сзади на фиг.6.
Устройство для крепления кабеля к насосно-компрессорной трубам включает в себя цельнолитой профилированный корпус 1 корытообразной формы с продольным пазом 2 и первой 3 и второй 4 боковыми стенками, выполненными в виде полок. Силовой кабель 5 питания электродвигателя укладывают в паз 2. Два натяжных хомута 6 и 7 с одной стороны шарнирно закреплены на первой боковой стенке 3 корпуса 1 с помощью двух шарнирных соединений 8 в виде осей максимально близко к боковой поверхности паза 2, а с другой стороны шарнирно соединены с дополнительными охватывающими элементами, выполненными в виде серег 9. Серьги 9 представляют собой С-образную деталь, в которой с одной стороны выполнено резьбовое отверстие под натяжные болты 10, ас другой стороны вставлена ось 11, на которой закрепляют один из концов хомута 6. Натяжные болты 10 вставляют в прорези 12, которые выполнены в ребре 13 на второй боковой стенке 4 корпуса 1. Ребро 13 выполнено с выступом 14, который предназначен для предотвращения контакта элементов узлов фиксации с внутренней поверхностью обсадной трубы.
Для установки устройства крепления кабеля на муфту 16 насосно-компрессорной трубы 15 в боковых стенках корпуса 1 выполнены выемки 17 и 18. Серьги 9 с ввернутыми болтами 10 имеют возможность вращаться относительно хомутов 6 и 7 в той же плоскости относительно корпуса 1, что и хомуты 6 и 7, что упрощает завод крышек за насосно-компрессорную трубу 15 и ввод болтов 10 в специальные открытые прорези 12, выполненные в ребре 13, с последующим ввертыванием болтов 10 в серьги 9 и с обеспечением плотного прижима кабеля 5 к дну 19 продольного паза 2 корпуса 1 и к насосно-компрессорной трубе 15.
Корпус 1, хомуты 6 и 7 и серьги 9 выполнены так, что при установке на трубу угол охвата трубы составляет менее 180 градусов у каждого элемента, что облегчает процесс монтажа устройства на насосно-компрессорной трубе, так как не требуется деформировать хомуты и прикладывать дополнительные усилия при заведении их по диаметру трубы.
Внутренняя поверхность боковых стенок 3 и 4 корпуса 1 соответствует внутреннему диаметру насосно-компрессорной трубы 15. Ребро 13, выполненное на второй боковой стенке 4 корпуса 1, параллельно дну 19 паза 2 и выступает за габаритные размеры узлов фиксации крепления хомутов, т.е. защищает серьги 9 и болты 10 от контакта с внутренней поверхностью обсадной трубы. Хомуты 6 и 7 охватывают трубу 15 на угол менее 180 градусов, что позволяет уменьшить габариты корпуса 1 и увеличить свободное сечение скважины. Место крепления хомутов 6 и 7 на осях 8 к корпусу 1 защищено от контакта с внутренней поверхностью обсадной трубы за счет наличия защитного выступа 21. Благодаря наличию ребра 13 и выступа 21 места расположения шарниров, серег, натяжных болтов и хомутов находятся вне зоны контакта со стыками и внутренней поверхностью обсадных труб. Ширина паза 2 выполнена такой, что позволяет закреплять в нем вместе с кабелем 5 (фиг.4) и капиллярную трубку (на чертежах не показана), которая может находиться как под одной броней с кабелем 5, так и отдельно от него.
По краям прорезей 12 выполнены упоры 20, предотвращающие выпадение болтов 10 из прорезей 12 и аварийное раскрытие хомутов 6 и 7 из-за вибрации, передаваемой от работающего электродвигателя центробежного насоса.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Для установки на колонну насосно-компрессорной трубы корпус 1 заводится за тело трубы 15, поднятой над поверхностью скважины так, чтобы средняя часть корпуса охватывала соединительную муфту 16. Кабель 5 и, при необходимости, капиллярная трубка размещаются в пазу 2. После этого корпус 1 прижимается к трубе 15. на участках, находящихся сверху и снизу муфты 16 хомутами 6 и 7 и фиксируется натяжными болтами 10, заведенными в прорези 12 посредством поворота серьги 9 относительно хомутов. При этом кабель 5 (и капиллярная трубка) зажимается между профилированным дном 19 паза 2 и наружными поверхностями насосно-компрессорной трубы 15 и муфты 16. Такие устройства для крепления кабеля и капиллярной трубки устанавливают по всей длине колонны насосно-компрессорной трубы в местах их соединения муфтами, что позволяет надежно защитить кабель и капиллярную трубку от механических воздействий со стороны муфт и колонны обсадных труб, а уязвимые места конструкции устройства - от контакта со стыками и внутренними поверхностями обсадных труб.
Заявляемая полезная модель позволяет повысить надежность крепления силового кабеля к колонне насосно-компрессорной трубы, облегчить и упростить монтаж, повысить производительность труда при монтаже и повысить надежность протекторной функции устройства за счет предотвращения контакта с обсадными трубами креплений хомутов.