УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ И КРЕПЛЕНИЯ КАБЕЛЯ К ТРУБАМ
DEVICE FOR PROTECTING AND ATTACHING CABLE TO PIPES

Изобретение относится к предохранительным устройствам кабельных линий питания погружных электродвигателей, используемых в качестве приводов центробежных насосов для добычи нефти и других пластовых жидкостей, линий управления различными скважинными инструментами, сигнальных кабелей, трубопроводов для жидкости или пара или химических элементов, волоконно-оптических линий, шлангокабелей, и может быть использована в нефтяной и газовой промышленности для крепления и защиты различных кабельных линий к насосно-компрессорным трубам (НКТ), эксплуатационным и обсадным трубам.
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 (прототипом) является устройство для защиты и крепления кабеля к трубам. Применяется для различных труб, в том числе таких как лайнеры - потайные колонны, хвостовики. Устройство для защиты и крепления кабеля к трубам состоит из 3-х частей, одна из которых предназначена для резьбовых соединений: - планка; - слот под кабель (канал для кабеля); - слот и планка, соединяющаяся хомутами, которые для облегчения соединения позволяет задать несколько степеней свободы. Планка со слотами соединяются посредством резьбовых соединений. (см. US 2018/0355679 A1, кл. Е21В 17/10, опуб.13.12.2018 г.).
Недостатком известного устройства является низкая надежность конструкции во время эксплуатации и большой габарит вследствие наружного расположения болтового соединения, что также увеличивает вероятность застревания в скважине и затрудняет переток скважинной жидкости.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности устройства для защиты и крепления кабеля к трубе.
Технический результат достигается предлагаемым устройством для защиты и крепления кабеля к трубе, которое содержит корпус со слотом для кабеля, по краям боковых стенок корпуса размещены хомуты, один конец которых шарнирно закреплен на первой боковой стенке корпуса, другой конец хомутов шарнирно соединен с соответствующим замком, при этом замки содержат соединительные петли с выступами, а хомуты выполнены с соответствующими выступам выемками и упорным выступом, другой конец замков содержит выступы для создания жесткой связи со вторым краем боковой стенки корпуса при стягивании замка и корпуса болтом, завинчиваемым в гайку, установленную в пазу с удерживающими выступами, выполненными в замке.
Устройство характеризуется также тем, что в средней части второго края боковой стенки выполнены выемки для фиксации болтов. Паз с удерживающими гайку выступами выполнен в средней части каждого замка. Каждый замок в верхней и нижней части выполнен с уклоном менее 30 градусов.
Патентуемое решение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан вид устройства, на фиг.2 показан вид сбоку устройства, на фиг.3 - гайка, на фиг.4 - соединение замка с хомутом, вид А , на фиг.5 - замок, на фиг.6 - соединение замка с хомутом, вид В, на фиг.7 - устройство для защиты и крепления кабеля к насосно-компрессорной трубе, в раскрытом состоянии, на фиг.8 - монтаж устройства для защиты и крепления кабеля к насосно-компрессорной трубе, вид сверху, на фиг.9 - монтаж устройства для защиты и крепления кабеля к насосно-компрессорной трубе в сборе, вид сбоку, на фиг.10 - устройство для защиты и крепления кабеля к насосно-компрессорной трубе в сборе, вид сбоку, на фиг.11 - устройство для защиты и крепления кабеля к насосно-компрессорной трубе в сборе, разрез А-А фиг.10, на фиг.12 - устройство для защиты и крепления кабеля к насосно-компрессорной трубе в сборе, разрез В-В фиг.10.
Устройство для защиты и крепления кабеля к трубам включает в себя два замка 1, два хомута 2 и корпус со слотом для кабеля 3. Хомуты 2 размещены по краям боковых стенок корпуса 3, причем один конец хомутов 2 шарнирно закреплен на первой боковой стенке корпуса 3, другой конец хомутов 2 шарнирно соединен с соответствующим замком 1, при этом замки 1 содержат соединительные петли 10 с выступами 11, а хомуты 2 выполнены с соответствующими выступам выемками 16 и упорным выступом с отверстием 15, другой конец замков 1 содержит выступы 12 для создания жесткой связи со вторым краем боковой стенки корпуса 3 при стягивании замка 1 и корпуса 3 болтом 5, завинчиваемым в гайку 4 с резьбовым отверстием 7 и выемками 8 (см. фиг.3), установленную в пазу с удерживающими выступами 9, выполненными в замке 1.
Гайку 4 устанавливают в замок 1 с внутренней стороны совмещением выемок 8 с выступами 9. После установки в замок 1 гайку 4 поворачивают (фигура 5). После завинчивания болта 5 в гайку 4 выступы 9 удерживают болтовое крепление от выпадения из замка 1. При этом гайка 4 ограничена в движении в замке 1 и может только вращаться вокруг своей оси.
Удерживание гайки 4 выступами 9 замка 1 позволяет уменьшить общий габаритный диаметр устройства, сделав минимальным зазор между креплением болта 5 с круглой гайкой 4 и трубой 19, на которую одевается устройство. Болтовое соединение плотно прилегает к трубе за счет минимального расстояния между гайкой 4 и трубой 19 (фигура 12), что повышает надежность конструкции.
За счет выполнения в верхней и нижней части замка 1 уклонов 13, в пределах от 10 до 35 градусов (фигура 9), исключается зацепление устройства при спуско-подъемных операциях в скважине, что повышает надежность конструкции.
Установка гайки 4 изнутри замка 1 дает гладкую поверхность снаружи (фиг. 7,8,9,10), что исключает зацепление устройства при спуско-подъемных операциях в скважине, т.е. повышает надежность конструкции.
Фигуры 4,5,6,7,8,9,11 - замок 1 содержит соединительные петли 10 с выступами 11для создания жесткой связи с хомутом 2 при установке на трубу 19. При установке устройства на трубу 19 выступы 11 замка 1 попадают в выемки 16 хомута 2 и препятствуют произвольному открытию устройства на трубе, образуя между собой угол более 200 градусов, препятствующий произвольному спаданию устройства с трубы 19. Расположение выступов 11 соединительных петель 10 замков 1 в выемках 16 хомутов 2 позволяет улучшить эргономику устройства и облегчить монтаж-демонтаж. При установке на трубу 19 устройство зацепляется за трубу 19 замком 1 и хомутом 2 так как выступы 11 размещенные в выемках 16 препятствуют произвольному раскрытию, и устройство можно отпустить и не придерживать рукой. После этого можно заправить кабель 21 в защитный слот 3 и застегнуть устройство, прижав слот 3 к трубе 19 с кабелем 21 и накинув болты 5 в выемки 17, расположенные в слоте 3, что повышает надежность соединения между собой замка 1 и хомута 2, образуя между собой дополнительные поперечные связи.
Фигуры 5,7,8,9,11 - замок 1 содержит выступы 12 для создания жесткой связи с корпусом 3 при стягивании замка 1 и корпуса 3 болтами 5. Расположение выступов 12 замков 1 в выемках корпуса 3 позволяет повысить надежность соединения между собой замка 1 и корпуса 3, образуя между собой дополнительные поперечные связи. При этом выступы 12 замка 1 закрывают болт 5 от потока скважинной жидкости в кольцевом пространстве, защищая тем самым болт 5 от эрозии.
Фигуры 6,12 - болт 5 имеет на конце выемку 18. После установки болта 5 в гайку 4 замка 1 болт 5 развальцовывается, обеспечивая невыпадающее соединение, что обеспечивает надежность соединения. Расположение выемки 18 в болте 5 позволяет защитить соединение от выпадения болта 5 из гайки 4.
Фигуры 4,6 - хомут 2 содержит петли 14 по краям и соединяет замок 1 и корпус 3 посредством шпилек 6. Хомут 2 содержит упорный выступ 15 с отверстием. Данным выступом 15 устройство упирается в муфту 20 трубы 19 с двух противоположных сторон. После установки соединительных шпилек 6, их загибают по направлению к трубе 19 и прячут в габарите муфты 20, обеспечивая защиту соединительной шпильки 6 от выпадения.
Замок 1, хомут 2 и корпус со слотом для кабеля 3 данной конструкции являются универсальными элементами и их можно устанавливать на трубы различного диаметра, регулируя размер устройства соединительными хомутами 2.