ПРОТЕКТОР ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ К ПОГРУЖНОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКЕ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для крепления и защиты токоподводящего электрического кабеля к колонне погружной насосной установки нефтедобывающего оборудования.
Из уровня техники известны различные решения устройств крепления электрического кабеля к погружному насосу. Так, например, известен протектор, описанный в патенте РФ №55007 МПК Е21В 17/00, публ. 2005 или протектор по патенту РФ №39161, МПК Е21В 17/00, публ.2004. В основу создания известных решений протектора для крепления электрического кабеля к погружной насосной установке положено изготовление полуколец методом литья с последующей механической обработкой элементов конструкции. При этом для крепления электрического кабеля предусмотрена самостоятельное устройство в виде пластины, присоединяемой к полукольцу с возможностью охватывания электрического кабеля и прижатия его к корпусным частям погружной насосной установки. Такое решение является технологически сложным, не обеспечивает надежное, а главное стабильное прижатие электрического кабеля, особенно на криволинейных участках колонны насосно-компрессорной установки, что приводит к возникновению повреждений, перекручиванию.
Проблемой, на решение которой направлено настоящее полезная модель, является расширение технических средств, направленных на повышение надежности защиты электрического кабеля и обеспечение стабильного во времени и пространстве крепления кабеля различной толщины к насосной установке, в частности на участках погружного насоса, центробежного газового сепаратора, устройства гидрозащиты и электродвигателя.
Технический результат заключается в обеспечении надежного прижатия электрического кабеля к поверхности насосной установки независимо от изменения толщины кабеля без повреждения металлической оплетки кабеля при его деформации в процессе прижатия. Электрический кабель при эксплуатации на небольших глубинах и малых мощностей насосной установки имеет небольшую толщину, и, как следствие, относительно малый вес, а, следовательно, на его удержание на насосно-компрессорных трубах требуется небольшое усилие при прикреплении кабеля данным протектором. Для этого, достаточно участка прижимного элемента, определенного максимальным его наклоном. Для электрического кабеля, предназначенного для больших глубин и мощностей насосной установки, требуется кабель повышенной толщины, который имеет повышенный вес и параметры. В этом случае надежное прижатие кабеля к насосной установке и его фиксация на ней обеспечивается использованием того же протектора за счет применения упругих свойств прижимного элемента, наклоненного в сторону кабеля и максимально прижатого к нему. При этом, чем больше давление прижимного элемента на кабель, тем больше силы прижатия, обуславливающие повышение сил трения в зоне контакта кабеля с окружающими его поверхностями перемычки, прижимного элемента, направляющих элементов и насосной установки.
Согласно полезной модели протектор для крепления электрического кабеля к погружной насосной установке содержит два связанных между собой полукольца - первое и второе, которые расположены с возможностью охватывания погружной насосной установки и фиксации на ней, причем первое полукольцо выполнено с продольно расположенными центрирующими элементами, соединенными между собой перемычкой с возможностью охватывания электрического кабеля и прижатия его к поверхности упомянутой установки при соединении со вторым полукольцом, при этом упомянутые полукольца выполнены из листового материала, а именно из конструкционной стали методом штампования, на упомянутой перемычке со свободной стороны выполнен прижимной элемент, расположенный с наклоном в сторону электрического кабеля с возможностью прижатия его к упомянутой установке, а связь упомянутых полуколец выполнена посредством разъемных соединений, расположенных на свободных концах этих полуколец.
Возможны и другие варианты выполнения протектора, согласно которым необходимо, чтобы:
- упомянутая перемычка была бы выполнена с дополнительным прижимным элементом, расположенным с другой ее свободной стороны с наклоном в сторону электрического кабеля с возможностью прижатия его вместе с упомянутым выше прижимным элементов к упомянутой установке.
- упомянутые прижимные элементы были бы выполнены на краях загнутыми вверх с возможностью исключения повреждения электрического кабеля.
- каждое разъемное соединение было бы выполнено винтовым в виде гайки, жестко соединенной с одним полукольцом, и винта - размещенного на втором полукольце с возможностью ввинчивания в упомянутую гайку.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для решения задачи и достижения технического результата, а именно повышение эксплуатационной надежности и обеспечения стабильного прижатия электрического кабеля к поверхности насосной установки независимо от толщины электрического кабеля за счет выполнения перемычки с прижимным элементом, расположенным с наклоном в сторону продольной оси протектора, без повреждения металлической оплетки кабеля при его деформации в процессе прижатия.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где
на фиг. 1 изображен вид протектора в изометрии с прижимным элементом 8;
на фиг. 2 - вид А по фиг. 1;
на фиг. 3 - вид сверху по фиг. 1;
на фиг. 4 - вид сбоку по фиг. 1;
на фиг. 5 - вид снизу по фиг. 1;
на фиг. 6 - вид протектора в изометрии с дополнительным прижимным элементом 9;
на фиг. 7 - вид сверху по фиг. 6.
Полезная модель поясняется конкретным примером выполнения протектора, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заданного технического результата.
Согласно полезной модели (фиг. 1-7) протектор 1 для крепления электрического кабеля к погружной насосной установке содержит два полукольца 2 и 3 - первый и второй, установленные с возможностью охватывания насосной установки, в частности на участке кольцевого паза: - погружного насоса, - центробежного газового сепаратора, - устройства гидрозащиты и электродвигателя (на чертежах не показаны).
В одном из вариантов выполнения на свободных концах упомянутых полуколец 2 и 3 на диаметрально противоположных сторонах размещены элементы разъемного соединения 4, 5, при этом каждое разъемное соединение выполнено винтовым в виде гайки, жестко соединенной с соответствующим полукольцом, и винта с потайной головкой под ключ по форме многогранника, в частности квадрата - фиг. 5, размещенного на втором полукольце с возможностью ввинчивания в упомянутую гайку.
Первое полукольцо 2 выполнено с продольно расположенными центрирующими элементами 6, соединенными между собой перемычкой 7 с возможностью охватывания электрического кабеля и прижатия его к поверхности упомянутой установки при соединении со вторым полукольцом 3. Перемычка 7 выполнена с прижимным элементом 8, расположенным со свободной стороны и наклоненным в сторону расположения электрокабеля с возможностью прижатия его к поверхности упомянутой установки.
В одном из вариантов выполнения с целью повышения надежности прижатия кабеля к установке и стабильной его фиксации в пространстве перемычка 7 выполнена с дополнительным прижимным элементом 9, расположенным с другой свободной стороны перемычки 7 (фиг. 6 и 7) с наклоном в сторону электрического кабеля с возможностью прижатия его вместе с упомянутым выше прижимным элементом 8 к упомянутой установке.
Первое и второе полукольца 2 и 3 выполнены из листового материала, а именно из конструкционной стали методом штампования, причем первое полукольцо представляет собой сложную деталь с перемычкой 7 в средней части и с двумя центрирующими элементами 6, расположенными в продольном направлении с боковых сторон перемычки 7, выполненной с прижимными элементами 8, 9, расположенным с наклоном в сторону расположения электрического кабеля с возможностью упругого прижатия его к упомянутой установке. Прижимные элементы, выполненные заодно целое с полукольцом 2 из конструкционной, стали обладают упругими свойствами, позволяющими в процессе соединения полуколец 2 и 3 друг с другом, с большим усилием прижиматься к электрокабелю в начальный момент крайними загнутыми вверх краями, а затем - все более плотно прижимаясь к поверхности кабеля до контакта с ней внутренней поверхности перемычки 7.
Монтаж протекторов 1 на погружной насосной установке, ориентированной в процессе нефтедобычи в вертикальном направлении, производят следующим образом. В зоне крепления электрического кабеля размещают протектор 1 с возможностью охватывания насосной установки таким образом, чтобы электрический кабель был размещен между перемычкой 7 и участком насосной установки. Для чего полукольца 2 и 3 размещают напротив друг друга с возможностью расположения внутри электрического кабеля и насосной установки, далее охватывают их и стягивают посредством разъемных соединений 4, 5, в частности - винтов, вворачиваемых в гайки. При этом стягивание полуколец осуществляется посредством двух разъемных соединений, позволяющих равномерно прижать перемычку 7 с прижимными элементами 8 и 9 к электрокабелю, причем полукольца 2 и 3, выполненные методом штампования листовой конструкционной стали, плотно охватывают участок насосной установки, а перемычка 7 вместе с прижимным элементом 8, удерживая электрический кабель, обеспечивает его фиксацию в строго заданном положении независимо от его толщины. Это стало возможным за счет выполнения перемычки 7 с прижимным элементом 8, расположенным относительно перемычки 7 с наклонном (фиг. 1) в сторону кабеля.
Электрический кабель для эксплуатации скважин небольших глубин и мощностей насосной установки имеет небольшую толщину, определяемую поперечным сечением электропровода, и, как следствие, относительно малый вес, а, следовательно, на его удержание на насосно-компрессорных трубах требуется небольшое усилие при креплении кабеля протектором на насосной установке. Для этого, достаточно участка прижимного элемента 8, максимально удаленного от перемычки 7 (фиг. 1) в радиальном направлении, прижимающего последнюю к электрокабелю и далее к поверхности насосной установки.
Для электрического кабеля, предназначенного для эксплуатации на больших глубинах с применением насосной установки повышенной мощностей, требуется электрокабель повышенного поперечного сечения и толщины, который имеет существенно большой вес, применяют протектор, особенностью которого является выполнение перемычка 7 с дополнительным прижимным элементом 9 (фиг. 6, 7), т.е. с двумя прижимными элементами 8 и 9, расположенными со свободных сторон перемычки с наклоном в сторону электрического кабеля с возможностью прижатия его к упомянутой установке.
В этом случае, надежное прижатие кабеля к насосной установке и его фиксация на ней обеспечивается за счет прижатия не только крайними участками прижимных элементов 8, 9, но и соседними участками, повышая тем самым площадь и силы трения в зоне контакта кабеля с окружающими его поверхностями перемычки 7, центрирующих элементов 6 и насосной установки без повреждения металлической оплетки кабеля при его деформации в процессе прижатия ввиду плавного вдавливания прижимных элементов 8, 9 вне зависимости от толщины перемычки 7.
Патентуемый протектор для крепления электрического кабеля устанавливают в нескольких местах по длине погружной электрической насосной установки, варьируемой от сотни метров до нескольких километров. Все соединительные элементы натяжения и фиксации находятся в защищенной зоне и не касаются стенок обсадных труб, что обеспечивает надежное крепление и защиту как самого протектора, так и электрического кабеля от механических воздействий при эксплуатации, а также исключение растягивания электрического кабеля по длине и, как следствие, его разрыва.
Применение полезной модели обеспечивает расширение технических средств, направленных на обеспечение надежной защиты и стабильного во времени и пространстве крепления электрического кабеля различной толщины к насосной установке, в частности на участках погружного насоса, центробежного газового сепаратора, устройства гидрозащиты и электродвигателя.
Полезная модель «Протектор для крепления кабеля к погружной насосной установке» соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость», поскольку его реализация возможна при использовании существующих средств производства с применением известных технологических операций.