УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ КАБЕЛЯ К КОЛОННЕ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для крепления токопроводящего кабеля к колонне насосно-компрессорных труб в скважине.
В настоящее время в нефтедобывающем оборудовании силовой кабель, снабжающий энергией погружной электроприводной насос, обычно крепится к трубам, опускаемым в скважину, с помощью различных зажимных приспособлений. Так, например, известно устройство для крепления кабеля к колонне насосно-компрессорных труб, представляющее собой пружинящую скобу С-образного сечения (патент SU 1838571, 1993 г.). Один конец скобы охватывает трубу, другой конец охватывает кабель. Кабель дополнительно поджимается язычком, выступающим внутрь скобы и выполненным заодно со скобой. Недостатком такого устройства является низкая надежность фиксации кабеля и сложность изготовления.
Известно также устройство, состоящее из двух шарнирно соединенных С-образных элементов, на внутренней поверхности одного из которых выполнен паз с упругой вставкой для укладки кабеля (патент GB 2101655, 1983 г.). Свободные концы элементов снабжены петлями с совмещаемыми прорезями, в которые вставляется клин для фиксации устройства в замкнутом положении. Конструкция не удобна в работе, поскольку фиксатором служит отдельная, не соединенная с устройством деталь.
В качестве ближайшего аналога принято устройство для крепления кабеля в местах муфтового соединения НКТ, описанное в патенте РФ 2447253, опубл. 27.01.2011, и имеющее корпус, на внутренней поверхности которого выполнен продольный паз для укладки кабеля, кроме этого, на внутренней поверхности одной из боковых стенок корпуса выполнен паз для установки устройства на муфту насосно-компрессорной трубы, на одной из боковых стенок корпуса шарнирно установлены хомуты с крепежными узлами, содержащими откидные болты, входящими в ответные пазы противоположной стенки корпуса, при этом угол охвата трубы корпусом составляет менее 180°, а на наружной поверхности одной из боковых стенок корпуса выполнены защитные элементы в виде продольного ребра и два перпендикулярные этому ребру, лежащие по краям боковой стенки, ребра для предотвращения контакта элементов крепежных узлов с внутренней поверхностью обсадной трубы, а на противоположной боковой стенке корпуса между шарнирными узлами крепления хомутов выполнен выступ для предотвращения повреждения элементов шарнирных узлов, причем по краям ответных пазов установлены фиксаторы для недопущения произвольного отворота откидных болтов и самопроизвольного раскрытия хомутов при эксплуатации.
К недостаткам известных устройств относится ограниченные технические возможности, обусловленные невозможностью надежного крепления электрического кабеля повышенной толщины из-за того, что при этом естественно растут внешние габариты крепежных элементов, исключающие возможность эксплуатации этого устройства в обсадной трубе.
Задачей полезной модели является разработка конструкции протектора, обладающая возможностью надежного крепления электрического кабеля к НКТ независимо от толщины кабеля сохраняя при этом положение элементов винтового соединения неизменным относительно внутреннего пространства обсадной колонны скважины. Технический результат заключается в обеспечении возможности крепления электрического кабеля (далее кабеля) различной толщины к НКТ в пространстве обсадной трубы не входя с ней в контакт выступающими соединительными элементами путем перестановки ответного элемента винтового соединения и вворачивания винта либо с одной сторон резьбового отверстия, либо с другой его стороны, сохраняя при этом положение головки и резьбового конца винта в рабочем состоянии, исключающем взаимодействие со стенкой обсадной колонны скважины.
Для решения поставленной задачи и достижения технического результата устройство для крепления кабеля к колонне насосно-компрессорных труб, содержащее корпус с продольным углублением для размещения кабеля, имеющий защитные экраны, выполненные с возможностью охватывания соединительной муфты насосно-компрессорных труб, два охватывающих элемента, с одной стороны шарнирно связанных участками корпуса, расположенными по обе стороны от защитных экранов и огибающими упомянутые трубы, при этом с другой стороны охватывающие элементы связаны с корпусом посредством винтовых соединений, каждый из которых выполнен в виде винта, размещенного в отверстии корпуса и вворачиваемого в ответный элемент, шарнирно связанный со свободным концом охватывающего элемента, при этом в ответном элементе резьбовое отверстие под винт расположено поперек продольной оси шарнирного соединения, смещенной в сторону одного из входов резьбового отверстия и вворачивания винта или с одной стороны или с другой стороны резьбового отверстия в зависимости от толщины закрепляемого кабеля.
Возможны и другие варианты выполнения полезной модели, согласно которым необходимо, чтобы:
- корпус и охватывающие элементы были бы выполнены из одинакового материала.
- корпус и охватывающие элементы были бы выполнены из конструкционной стали, марки Ст-20.
Указанные признаки полезной модели являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата, а именно повышение надежности крепления электрического кабеля к НКТ независимо от толщины кабеля, сохраняя при этом положение элементов винтового соединения неизменным относительно внутреннего пространства обсадной колонны скважины.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен продольный разрез в двух состояниях, слева - крепление тонкого кабеля, справа - толстого кабеля;
на фиг.2 - вид слева на устройство по фиг.1.
на фиг.3 - вид справа на устройство по фиг.1.
на фиг.4 - ответный элемент винтового соединения по фиг.1, соответствующий креплению тонкого кабеля;
на фиг.5 - ответный элемент по фиг.4 - вид сбоку;
на фиг.6 - ответный элемент винтового соединения по фиг.1, соответствующий креплению толстого кабеля;
на фиг.7 - ответный элемент по фиг.6 - вид сбоку.
Полезная модель поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков технического результата.
Согласно полезной модели устройство для крепления кабеля к колонне насосно-компрессорных труб содержит корпус 1 с продольным углублением 2 для размещения кабеля 3. Корпус 1 имеет защитные экраны 4, выполненные с возможностью охватывания соединительной муфты насосно-компрессорных труб, два охватывающих элемента 5, с одной стороны шарнирно связанных посредством осевых шарниров 6 с участками корпуса 1, расположенными по обе стороны от защитных экранов 4 и огибающими участки соединения упомянутых труб.
С другой стороны охватывающие элементы 5 связаны с корпусом 1 посредством винтовых соединений 7, каждый из которых выполнен в виде винта 8, размещенного в отверстии корпуса 1 и вворачиваемого в ответный элемент 9, шарнирно связанный со свободным концом охватывающего элемента 5.
При этом в ответном элементе 9 резьбовое отверстие 10 под винт 8 расположено поперек продольной оси 11 шарнирного соединения, смещенной в сторону одного из входов резьбового отверстия 10 и вворачивания винта 8 или с одной стороны или с другой стороны резьбового отверстия 10 в зависимости от толщины закрепляемого кабеля 3.
Применение предложенной конструкции крепления кабеля позволяет исключить из конструкции протектора применение дорогих материалов, в частности пружинной стали, и выполнять корпус 1 и охватывающие 5 элементы из одного и того же материала, в частности из дешевой конструкционной стали, например марки Ст-20.
Полезная модель функционирует следующим образом.
В зависимости от толщины кабеля на корпусе 1 в охватывающем элементе 5 размещают ответный элемент 9 винтового соединения в положение I (фиг.2, 4, 5) или в положение II (фиг.3, 6, 7). В положение I, соответствующем малым величинам толщины кабеля 3, ось 11 ответного элемента 9 максимально приближена к поверхности корпуса 1 в закрепленном состоянии кабеля 3, а в положение II, соответствующем большим величинам толщины кабеля 3, для ось 11 ответного элемента максимально отдалена от поверхности корпуса 1 в закрепленном состоянии кабеля 3. Для того, чтобы переставить ответный элемент 9 из одного положения в другое необходимо вывернуть винт 8 из этого элемента и повернуть его на 180° вокруг оси 11, после чего ввернуть винт 8 в резьбовое отверстие 10.
Так, например, в случае применения кабеля 3 небольшой толщины, минимальный размер и больше, ответный элемент 9 расположен в положении I (фиг.2), при котором охватывающий элемент 5 приближен к корпусу 1 на условную величину смещения оси 11. Закручивая в этом положении винт 8, вворачивая в резьбовое отверстие 10, и максимально закрепляя кабель 3, выступающие части винтового соединения располагаются в поле, охваченном обсадной трубой не касаясь ее стенок.
В случае применения кабеля 3 максимальной толщины (фиг.3) - и меньше, ответный элемент 9 располагается в положении II (фиг.3), при котором охватывающий элемент 5 максимально отделен от корпуса 1 на условную величину смещения оси 11. Закручивая в этом положении винт 8, вворачивая в резьбовое отверстие 10, и максимально закрепляя кабель 3, выступающие части винтового соединения располагаются в поле, охваченном обсадной трубой не касаясь ее стенок.
Таким образом, независимо от толщины кабеля полезная модель позволяет надежно закреплять его на корпусе 1, исключая контакт выступающих элементов с внутренней поверхностью обсадной трубы.
Применение полезной модели позволяет повысить надежность крепления кабеля разной толщины к колонне насосно-компрессорных труб не превышая при этом размеры внутреннего пространства обсадной трубы элементами винтового соединения, что позволяет повысить срок эксплуатации скважины.
Полезная модель соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость», поскольку его реализация возможна при использовании существующих средств производства с применением известных технологических операций.