ПРОТЕКТОР ДЛЯ ЗАЩИТЫ СИЛОВОГО КАБЕЛЯ В СКВАЖИНЕ

Заявляемая полезная модель «Устройство для защиты силового кабеля в скважине» относится к горной промышленности, в частности к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для защиты силового кабеля от механических повреждений в процессе спуска подъема подвески насосно-компрессорных труб с установкой электроцентробежного насоса в вертикальных, наклонно направленных и горизонтальных скважинах.
Известны протекторы для защиты силового кабеля в скважине, содержащие разъемные корпуса, элементы крепления и отверстия под разжимной ключ (см. Патент США 4042023, МПК Е21В 17/10, 1977 и Патент США 3893778, МПК Е21В 17/10, 1975 год).
Недостатками известных протекторов являются сложность конструкции, сложность в изготовлении, неудобства при монтаже и демонтаже.
Данные недостатки обусловлены конструктивными особенностями известных протекторов.
Известен также протектор для защиты силового кабеля в скважине, содержащий корпус и паз для размещения силового кабеля, отражатели для взаимодействия с внутренними каналами эксплуатационных колонн, упомянутый корпус выполнен замкнутым в виде серьги с утолщенной частью и каналом для обхвата насосно-компрессорной трубы, при этом в утолщенной части выполнено гнездо и расположен паз, выполненный открытым для ввода под углом ά к оси паза силового кабеля и его фиксации при свинчивании трубы с муфтой на устье скважины, причем ширина открытого паза меньше ширины силового кабеля, а поверхности гнезда, захватывающие силовой кабель, выполнены с возможностью прижатия кабеля к поверхности насосно-компрессорных труб, причем на торце корпуса протектора соосно с осью канала выполнена обточка для взаимодействия с внутренним диаметром расточки в муфте и с наружным диаметром сбега конической резьбы насосно-компрессорной трубы для крепления протектора на подвеске насосно-компрессорных труб и одновременной герметизации резьбового соединения при свинчивании муфты и трубы (см. патент на изобретение №2250345, опубликовано 2005.04.20, МПК Е21В 17/10).
Недостатком известного протектора для защиты силового кабеля в скважине является сложность в изготовлении, а также низкая надежность, неудобства при монтаже и демонтаже и высокая себестоимость.
Данный недостаток обусловлен сложностью конструкции и неудобствами при монтаже и демонтаже протектора, вызывающие дополнительные напряжения, влияющие на его надежность и долговечность.
Известен принятый за прототип протектор для защиты силового кабеля в скважине (см. патент на изобретение №2249668, опубликовано 2005.04.20, МПК Е21В 17/10), содержащий корпус, выполненный в виде скобы с внутренними размерами под силовой кабель и установленный на муфте насосно-компрессорной трубы через установочное кольцо, при этом на ребрах корпуса выполнены открытые пазы с боковыми поверхностями для взаимодействия с нижним торцом муфты, а с противоположной стороны в открытых пазухах установлены фиксаторы для соединения корпуса протектора с установочным кольцом, проходящие через отверстия установочного кольца для взаимодействия с верхним торцом муфты, причем центральный канал в установочном кольце выполнен с эксцентриситетом и с размером под наружный диаметр насосно-компрессорной трубы для фиксации корпуса протектора на муфте при свинчивании упомянутых насосно-компрессорной трубы и муфты в скважине.
Недостатком известного устройства являются недолговечность, низкие эксплуатационные качества, сложность изготовления и неудобства при монтаже и демонтаже протектора, возможная опасность нарушения целостности кабеля на сгибах, а также большая металлоемкость.
1
2
Известен также принятый за прототип протектор для защиты силового кабеля в скважине (см.Патент РФ на полезную модель №59562, опубликовано 2006.12.27, МПК Е21В 17/10), содержащий выполненный с кабельным каналом корпус, установленный на муфтовом соединении насосно-компрессорной трубы через установочное кольцо, на ребрах корпуса выполнены открытые пазы для взаимодействия с нижним торцом муфтового соединением и открытые пазы, в которых установлены фиксаторы, причем центральный канал в установочном кольце выполнен с размером под наружный диаметр насосно-компрессорной трубы для фиксации корпуса протектора на муфтовом соединении при свинчивании упомянутых насосно-компрессорной трубы и муфтового соединения, причем корпус выполнен литым с двусторонними обтекающими элементами и с двумя, расположенными в верхней части корпуса, выше и ниже муфтового соединения насосно-компрессорных труб, зажимными полухомутами, которые шарнирно закреплены на корпусе, с упомянутыми фиксаторами, причем ребра корпуса, в своей верхней части выполнены с трапециидальными приливами, а внутренняя нижняя часть корпуса, контактирующая с кабельным каналом, выполнена в виде лотка с наконечниками, обеспечивающими изгиб кабеля в четырех точках А, В, С, Е не более чем на /. его толщины «d» при соотношении R/S=4,8 до 5.2, где R - радиус изгиба кабеля, S - толщина кабеля, причем, каждый фиксатор, выполнен в виде шарнирно установленного стяжного устройства, состоящего из откидных болтов с самозапирающимися гайками, а открытые пазы для фиксаторов, выполнены в виде литейных «карманов» для защиты элементов стяжных устройств от механических повреждений при проведении спускоподъемных операций, причем, зажимные полухомуты выполнены в своей верхней части с открытыми пазами.
Недостатком известного протектора для защиты силового кабеля в скважине является сложность изготовления, высокая металлоемкость, и низкие эксплуатационные возможности.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является снижение себестоимости, сложности изготовления, металлоемкости и повышение эксплуатационных возможностей.
Поставленный технический результат достигается тем, что в известном протекторе для защиты силового кабеля в скважине содержащем корпус с выполненным, как одно целое, кабельным каналом и с центральным каналом с размером под наружный диаметр насосно-компрессорной трубы для фиксации корпуса протектора на муфтовом соединении при их свинчивании, т.е. свинчивании упомянутых насосно-компрессорной трубы и муфтового соединения, согласно полезной модели, корпус выполнен штампованным в виде U-образного стального лотка с отогнутыми наружу верхними краями с открытыми пазами и оснащен установленными на упомянутых отогнутых наружу верхних краях, выше и ниже муфтового соединения насосно-компрессорных труб, откидными дугообразными зажимными скобами с элементами фиксации, причем каждая откидная дугообразная зажимная скоба выполнена с петлеобразными концами, один из которых рассечен сквозной ложбинкой, и установлена с возможностью вращения на оси, которая проходит через петлеобразный конец дугообразной зажимной скобы, расположенный в открытом пазу одного, отогнутого наружу, верхнего края корпуса, и которая жестко закреплена на внутренней стороне этого отогнутого наружу края корпуса, при этом каждый элемент фиксации, выполнен в виде стяжного устройства, состоящего из гайки, представляющей собой установленную с возможностью вращения ось на втором петлеобразном, рассеченном сквозной ложбинкой конце откидной дугообразной зажимной скобы, и связанного с упомянутой гайкой болта, выполненного заодно с шайбой, проходящего своим концом через открытый паз другого, отогнутого наружу, верхнего края корпуса и через сквозную ложбинку петлеобразного конца, днище корпуса выполнено, по меньшей мере, двумя сквозными отверстиями и протектор выполняется из холоднокатаной тонколистовой стали по ГОСТ 380.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
В отличие от аналогов и прототипа, в конструкции заявляемой полезной модели «Протектор для защиты силового кабеля в скважине», выполнение корпуса штампованным из холоднокатаной тонколистовой стали по ГОСТ 380 позволяет повысить его надежность, снизить сложность изготовления, металлоемкость и себестоимость за счет исключения дальнейшей его обработки, а также обеспечить точность изготовления, увеличить долговечность и исключает нарушения целостности кабеля на сгибах. Расположение в верхней части выполненного штамповкой корпуса, выше и ниже муфтового соединения насосно-компрессорных труб, двух откидных дугообразных зажимных скоб с элементами фиксации, позволяет четко фиксировать кабель относительно муфтового соединения и одновременно упрощает конструкцию протектора, снижает его вес, в сравнении с прототипом, и позволяет обеспечить надежное сцепление протектора с насосно-компрессорными трубами, повышая тем самым безопасность не только кабеля, но и в целом повышает его надежность и долговечность всего протектора. Выполнение каждого элемента фиксации в виде стяжного устройства, состоящего из гайки, представляющей собой установленную с возможностью вращения ось на втором петлеобразном, рассеченном сквозной ложбинкой конце откидной дугообразной зажимной скобы, и связанного с упомянутой гайкой болта, выполненного заодно с шайбой, проходящего своим концом через открытый паз второго, отогнутого наружу, верхнего края корпуса и через сквозную ложбинку петлеобразного конца исключает самопроизвольное их развинчивание и попадание в ствол скважины, тем самым повышает, в совокупности с описанным положительным эффектом, надежность, технические и эксплуатационные качества заявляемого протектора, причем выполнение днища корпуса протектора, по меньшей мере, с двумя сквозными отверстиями, в совокупности с маркой стали (холоднокатаной тонколистовой стали по ГОСТ 380), из которой он выполняется, позволяет, в отличие от аналогов и прототипа также дополнительно снизить не только металлоемкость и вес заявляемого протектора, но и вес колонны насосно-компрессорных труб в целом, при этом контролируется точность расположения кабеля 27 в кабельном канале.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявления источников, содержащих сведения об аналогах заявляемой полезной модели «Протектор для защиты силового кабеля в скважине», позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными признакам заявляемой полезной модели, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле полезной модели.
Следовательно, заявленная полезная модель «Протектор для защиты силового кабеля в скважине» соответствует критерию «новизна», согласно действующего законодательства.
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемой полезной модели «Протектор для защиты силового кабеля в скважине», может быть многократно использована в производстве и применении аналогичных протекторов для защиты силового кабеля в скважине с получением технического результата, заключающегося в снижении металлоемкости, сложности изготовления, а также повышение удобств при монтаже и демонтаже кабеля, т.е. повышения эксплуатационных качеств заявляемой полезной модели «Протектор для защиты силового кабеля в скважине», что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию «промышленная применимость».
Сущность заявляемой полезной модели «Протектор для защиты силового кабеля в скважине», поясняется примером конкретного выполнения, где:
- на фиг.1 изображен предлагаемый протектор для защиты силового кабеля в скважине;
- на фиг.2 - то же, вид сверху;
- на фиг.3 - то же, разрез фиг.2 по В-В;
- на фиг.4 - то же, вид сбоку;
- на фиг.5 - то же разрез фиг.4 по А-А;
- на фиг.6 - элемент фиксации скобы относительно корпуса, разрез фиг.2 по Б-Б;
- на фиг.7 - корпус протектора, вид в оксанометрии;
- на фиг.8 - изображена откидная дугообразная зажимная скоба;
Протектор для защиты силового кабеля в скважине представляет собой каркасную конструкцию, состоящую из корпуса 1 с выполненным, как одно целое, кабельным каналом 2 и с центральным каналом 3 с размером под наружный диаметр «D» насосно-компрессорной трубы 4 для фиксации корпуса 1 протектора на муфтовом соединении 5 при их свинчивании, т.е. при свинчивании упомянутых насосно-компрессорной трубы 4 и муфтового соединения 5. Корпус 1 выполнен штампованным в виде U-образного стального лотка 6 из холоднокатаной тонколистовой стали по ГОСТ 380 с отогнутыми наружу верхними краями 7 и 8 с открытыми пазами 9 и 10. Протектор для защиты силового кабеля в скважине оснащен установленными на упомянутых отогнутых наружу верхних краях 7 и 8 корпуса 1, выше и ниже муфтового соединения 5 насосно-компрессорных труб 4, откидными дугообразными зажимными скобами 11 с элементами фиксации 12. Каждая откидная дугообразная зажимная скоба 11 выполнена с петлеобразными концами 13 и 14. Через петлеобразный конец 13 откидной дугообразной зажимной скобы 11, расположенный в открытом пазу 9, отогнутого наружу, верхнего края 7 корпуса 1, проходит ось 15, которая жестко закреплена посредством сварки 16 на внутренней стороне 17 отогнутого наружу верхнего края 7 корпуса 1, при этом откидная дугообразная зажимная скоба 11 на оси 15 установлена с возможностью вращения. Петлеобразный конец 14 откидной дугообразной зажимной скобы 11 содержит элемент фиксации 12, выполненный в виде стяжного устройства 18, которое представляет собой установленную в петлеобразный конец 14, рассеченный сквозной ложбинкой 19, гайку 20, имеющую цилиндрическую форму, т.е. выполненную в виде оси 21, установленную с возможностью вращения в петлеобразном конце 14, и, связанного с упомянутой гайкой 20 болта 22, выполненного заодно с шайбой 23, проходящего своим нарезным концом 24 через открытый паз 10 второго, отогнутого наружу верхнего края 8 корпуса 1 и через сквозную ложбинку 19 петлеобразного конца 14. Днище 25 корпуса 1, а конкретнее днище кабельного канала 2, выполнено со сквозными отверстиями 26, не только снижающими вес протектора, но и вес колонны в целом, при этом контролируется точность расположения кабеля 27 в кабельном канале. Протектор выполняется из холоднокатаной тонколистовой стали по ГОСТ 380.
Установку каждого протектора на колонне насосно-компрессорных труб 4 проводят так, чтобы откидная дугообразная зажимная скоба 11,с элементом фиксации 12, выполненным в виде стяжного устройства 18, располагались выше и ниже муфтового соединения 3 насосно-компрессорных труб 4.
Использование настоящей полезной модели позволит снизить себестоимость, сложность изготовления, металлоемкость при одновременном повышении эксплуатационных возможностей, например повысить удобство при монтаже и демонтаже кабеля и надежность сцепления протектора с насосно-компрессорными трубами.