ПРИЖИМНОЕ УСТРОЙСТВО КРЕПЛЕНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО КАБЕЛЯ, И КЛЮЧ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЕГО РАБОТЫ

Полезная модель относится устройствам крепления, применяемым в нефтяной, газовой промышленности и других областях, требующих монтажа, удержания кабеля, крепления длинномерных изделий.
Известен крепежный соединительный элемент (заявка 2011103540/12, опубл.10.10.2011 г, заявка РСТ, DE 2009/000925 20090702 опубл. 10.08.2012 г), включающий ленту, снабженную, по меньшей мере, с одной стороны поперечными бороздками или поперечно расположенными зубьями пилообразной формы, и замок, который блокирует вставленную в него полосу в направлении обратного вытягивания, причем на одном конце полосы отформована головка, а замок выполнен в виде отдельной надвигаемой на ленту детали, головка выполнена в виде двух крыльев, которые имеют форму расширенного V, полки которого заключают в себе ленту, а под головкой на ленту надвинута тарелка, выпуклая сторона которой обращена к головке, и лента на обеих сторонах снабжена зубчатым венцом, при этом зубчатые венцы смещены относительно друг друга на половину шага, а замок снабжен двумя расположенными напротив друг друга запирающими язычками, или в случае не смещенных зубчатых венцов запирающие язычки в замке расположены со смещением на половину шага относительно друг друга, и при этом замок выполнен в виде тарелки, причем выпуклая сторона тарелки обращена к головке.
Недостатком крепежного соединительного элемента является большое количество взаимодействующих деталей, которое при использовании снижает надежность крепления. Механизм фиксации натяжения не рассчитан на воздействие больших нагрузок, т.к. удерживают зубчатые венцы.
Известное устройство защиты кабеля в скважине (патент RU N85534 от 02.02.2009, опубл. 10.06.2009 г.) содержит корпус с продольным пазом для размещения кабеля. Корпус имеет выемку для установки на муфту НКТ (насосно-компрессорная труба) и снабжен, по меньшей мере, в верхней своей части зажимной скобой, закрепленной одной стороной шарниром к корпусу. Корпус имеет выборку для размещения другой стороны зажимной скобы в собранном на колонне НКТ положении устройства, при этом выборка выполнена с образованием, по меньшей мере, одного выступа на корпусе. Устройство содержит клин, при этом скоба и корпус, имеют, как минимум, по одному упору для взаимодействия с поверхностью клина.
Недостатком устройства является то, что из-за присутствия шарнира возникает вероятность раскрепления. Так как данное устройство очень габаритное и громоздкое, имеет большой вес, то при монтаже всей спускаемой колонны труб данным устройством возникает большая нагрузка на всю колонну. Например, глубина скважины в западной Сибири 2000 м, труба НКТ -10 м, т.е. надо 200 труб и на каждую трубу требуется один протектор данной конструкции весом около 3 кг, что в совокупности составляет 600 кг. При этом создается большая дополнительная нагрузка на всю подземную конструкцию, что отрицательно влияет на удержание кабеля.
Известное устройство для крепления длинномерных изделий, преимущественно кабеля, к насосно-компрессорных трубам (Патент RU N994678, МПК Е21В 17/00, опубл.07.02.1983 г).
Выполненный в виде прорези узел крепления в теле хомута является концентратором напряжении, что существенно снижает усилия на разрыв и увеличивает риск возникновения разрыва. Данный тип устройства для крепления не является безопасным, не способен выдержать высокие нагрузки, требуемые для данного крепления на длительный период времени.
Известное устройство (патент №2431031, МПК Е21В 17/00, опубл. 10.10.2011 г) крепится только в муфтовом соединении труб, соответственно, прижимает кабель только в этих местах, поэтому крепление не имеет быть возможности быть расположенной по всей длине объекта типа трубы, что снижает качество прижатия.
Известна кабельная стяжка с избирательным покрытием (патент №2096291, МПК B65D 63/00, опубл. 20.11.2012 г). Изобретение относится к кабельным стяжкам с покрытием для крепления кабелей в жгут. Сущность изобретения: представляет собой полосу с покрытием, нанесенным лишь на боковые кромки полосы, у которой оставлен непокрытым продольно направленный средний участок для сцепления с фиксаторным средством в фиксаторной головке стяжки, благодаря чему кабельная стяжка имеет гладкие не истирающиеся боковые кромки, при этом не происходит существенного ухудшения эффективности фиксаторного средства стяжки.
Недостатком устройства является то, что снижена надежность крепления, т.к. усилия на разрыв данного крепления малы, что не позволяет его использовать в условиях больших нагрузок.
Наиболее близким аналогом к патентуемому решению является (патент №2452845, МПК Е21В 17/00, опубл. 10.12.2012 г устройство для прижатия и крепления электрического кабеля и/или трубопровода к насосно-компрессорным трубам, (далее устройство для прижатия) соединенное муфтами и устанавливаемое в эксплуатационную колонну нефтяной скважины, содержащее кожух П-образной формы, выполненный, по меньшей мере, трехступенчатым, и ленточные хомуты - металлические ленты, обеспечивающие прижатие и крепление кожуха к насосно-компрессорным трубам, в боковых стенках П-образного кожуха на участке средней ступени, высота которой выбрана из условия обеспечения свободного прохождения по стволу скважины колонны насосно-компрессорных труб, снабженной кожухом, выполнены вырезы под муфту, крайние ступени кожуха расположены на одном уровне по длине кожуха по разные стороны от его средней ступени и снабжены конструктивными элементами - ушками - для продевания ленточного хомута, согласно изобретению, длина выреза средней ступени кожуха соизмерима с длиной муфты, конструктивные элементы для продевания ленточного хомута выполнены в виде прорезей в боковых стенках кожуха, а их расположение обеспечивает возможность прижатия кабеля и/или трубопровода к насосно-компрессорным трубам ленточным хомутом при его прохождении через прорези для последующего крепления на насосно-компрессорных трубах. Кроме этого, ленточные хомуты - металлические ленты - могут быть выполнены в виде металлических поясов с металлическими пряжками на одном из их концов. Соединительный элемент выполнен в виде прорезей - ушек - в боковых стенках кожуха для крепления ленточных хомутов.
Недостатками известного устройства для прижатия является невысокая надежность крепления из-за возможного соскальзывания протекторов вдоль трубы при спуско-подъемных операциях и, как следствие этого, их раскрытие.
Недостатками известного устройства для прижатия является усложнение конструкции кожухом, который создает дополнительную нагрузку на ленточные хомуты (металлические ленты), что снижает надежность крепления данного устройства. Недостатками известного устройства для прижатия является то, что изобретение относится только к нефтегазодобывающей отрасли, а именно к устройствам для защиты спускаемых на насосно-компрессорных трубах в скважину кабеля и/или трубопровода на участке муфтового соединения труб. Данное устройство позволяет прижимать кабель к трубе НКТ только в крайних ступенях кожуха, размещенных в непосредственной близости у муфт. Данное устройство для прижатия работает только в паре с кожухом в связи с тем, что оно притягивается само и притягивает кабель через прорези - ушки - в боковых стенках кожуха. В связи с тем, что кожух размещается только на муфтах НКТ, прижатие кабеля происходит только в этой области. Длина трубы НКТ достигает 11,5 м, а данное устройство крепится на ее концах, т.е. на муфтах, то в средней части длины трубы образуется провисание (неплотное прижатие) кабеля. Это снижает надежность крепления кабеля. Такое крепление не может автономно притягивать, т.е. без таких устройств, как муфта. Недостатками известного устройства для прижатия является громоздкость и жесткость кожуха, т.к. присутствуют ребра жесткости. В связи с этим при разжатии крепления от внешних воздействий в колонне кожух способен повредить кабель. При спуско-подъемных работах в наклонных скважинах обсадной колонны в стволе происходит контакт кожуха с обсадной колонной в связи с тем, что пространство небольшое, а кожух своими габаритами еще уменьшает это пространство, так как расположен на муфте. В результате происходит раскрепление, ослабление крепления с дальнейшим задиранием кожуха, повреждение кабеля и остановки спуско-подъемных работ, т.к. кожух состоит из металла, габариты кожуха намного больше межтрубного пространства- пространства между муфтой НКТ и стенкой обсадной колонны. Все вышеуказанное снижает надежность крепления кабеля.
Технической задачей прижимного устройства крепления длинномерных изделий, преимущественно кабеля (далее, прижимное устройство), является повышение надежности крепления кабеля за счет обеспечения плотного прижатия кабеля, повышение технологичности за счет обеспечения универсальности прижимного устройства, увеличение срока службы прижимного устройства за счет компактности и малых габаритов, за счет снижения трудозатрат монтажа и демонтажа на колонне труб.
Технический результат достигается тем, что в прижимном устройстве крепления длинномерных изделий, преимущественно кабеля, включающем в себя соединительный элемент и металлическую ленту, согласно полезной модели, соединительный элемент выполнен в виде плоской рамки прямоугольной формы, длинная сторона которой выполнена с тупым скругленным углом загиба, один конец металлической ленты закреплен сваркой к одной из коротких сторон плоской рамки, а другой конец металлической ленты выполнен с возможностью оборачивания вокруг второй незакрепленной короткой стороны плоской рамки и удержания к прижимаемому объекту, плоская рамка выполнена толще металлической ленты, внутренние кромки и углы плоской рамки выполнены закругленными.
Кроме того, прижимное устройство крепления длинномерных изделий, преимущественно кабеля, выполнено из нержавеющей стали.
В прототипе при продевании ленточного хомута (металлической ленты) через прорезь в боковых стенках кожуха, т.е. в местах прижатия к трубе в устройстве защиты кабеля возникает концентрация напряжения как сразу в самом начале при затягивании ленточного хомута к трубе НКТ, так и при каком-то воздействии спуско-подъемных работ возникает дополнительный риск разрыва ленточного хомута. И, как следствие, риск обрыва устройства.
В прототипе устройство выполнено громоздким, т.к. сверху кабеля установлен П-образный кожух на участке средней ступени (т.к. кожух трехступенчатый: до муфты, после муфты,) устройства для прижатия выполнено поверх питающего кабеля на муфте, тем самым уменьшая зазор - между обсадной колонной и устройством для прижатия, проход - зазор становится меньше, при этом растет вероятность зацепа, удара устройства для прижатия об обсадную колонну, когда начинаем поднимать или опускать устройство для прижатия.
В прототипе конструкция устройства для прижатия не предназначена для крепления их в немуфтовых местах, то есть на теле трубы без муфт. В устройстве в кожухе выполнены вырезы под муфту, соизмеримые с ее длиной с целью упирания данных вырезов на выступы муфты во избежание проскальзывания данного устройства по оси трубы, что предопределяет месторасположение устройства для прижатия.
В отличие от прототипа в предлагаемой конструкции обеспечено плотное облегания металлической лентой плоской рамки и прижимаемого объекта с кабелем, так как прижимное устройство крепления длинномерных изделий, преимущественно кабеля, взаимодействует только с кабелем, прижимает кабель к объекту типа трубы, то все усилия прижатия передаются только для прижатия этого кабеля к объекту типа трубы на НКТ без потери усилий на прижатие других элементов. Данное прижимное устройство крепления длинномерных изделий крепится не на муфте, как в прототипе, а на теле объекта типа трубы, тем самым не уменьшая зазор между муфтой и стенкой обсадной колонны, что исключает задиры. Таким образом, плотное прижатие длинномерных изделий, преимущественно кабеля, и место размещения прижимного устройства в предлагаемой полезной модели приводит к повышению надежности крепления длинномерных изделий, преимущественно кабеля.
В предлагаемой полезной модели исключены внешние воздействия и дополнительные нагрузки, например, удары на прижимное устройство в связи с плотным прилеганием и обеспечением обтекаемой формы для прижатия устройства к трубе НКТ и кабеля -благодаря креплению и собственному малому весу конструкции.
В предлагаемой полезной модели в отличие от прототипа повышается технологичность за счет обеспечения универсальности прижимного устройства. Универсальность заключается в том, что прижимное устройство можно выполнить любой длины, ширины, толщины в зависимости от требуемых усилий удержания. Предлагаемое прижимное устройство может крепиться в любом месте объекта типа трубы, т.к. работает без вспомогательных конструктивных элементов.
Порой при удержании нескольких кабелей либо других требующих прижатия устройств усилия удержания возрастают - для этого металлическая лента выполняется наибольшей толщины и/или ширины.
В случае, когда ограниченное пространство для крепления, данное прижимное устройство можно делать более узким и обеспечить доступ.
Металлическая лента выполнена однородной, одинаковой ширины по всей ее длине, без прорезей, сужений и дефектов, ослабляющих поперечное сечение ленты, что исключает возникновение концентрации напряжений на отдельных участках металлической ленты и, соответственно, прижимного устройства. В плоской рамке при монтаже возникают напряжения, а плоская рамка выполнена полой, т.е. ее сечение слабее, чем сечение металлической ленты. Для увеличения несущей способности на разрыв толщина металла плоской рамки выполнена большей толщины металла металлической ленты, например, в 1,5-2,5 раза.
Внутренние кромки и углы плоской рамки выполнены не прямыми, а скругленными с целью снижения напряжений, возникающих в момент затягивания металлической ленты в месте оборачивания ее вокруг стенки плоской рамки.
В скважине бывает агрессивная среда (так как присутствует сероводород), которая разъедает металл. При этом возникает вероятность повреждения крепления, что снижает надежность крепления. Поэтому выполнение прижимное устройства из стали, не подвергающиейся коррозии, например, из нержавеющей стали 10X12, повышает надежность крепления прижимного устройства.
На фиг.1 изображено прижимное устройство, вид спереди, на фиг.2 - прижимное устройство, вид сверху.
Прижимное устройство содержит металлическую ленту 1, соединительный элемент - плоскую рамку 2 прямоугольной формы, длинная сторона 3 которой выполнена с тупым скругленным углом загиба, один конец металлической ленты 4 закреплен сваркой к одной из коротких сторон 5 плоской рамки 2, а другой конец металлической ленты 6 выполнен с возможностью оборачивания вокруг второй незакрепленной короткой стороны 7 плоской рамки 2 и удержания к прижимаемому объекту, плоская рамка 2 выполнена толще металлической ленты 1, внутренние кромки 8 и углы 9 плоской рамки 2 выполнены скругленными.
Металлическую ленту 1 оборачивают в виде петли вокруг свободной короткой стороны 5 плоской рамки 2 и затягивают за свободный конец и фиксируют вокруг кабеля и прижимаемого объекта типа трубы с принятием формы прижимаемого объекта. Металлическая лента 1 и плоская рамка 2 окончательно принимает форму объекта, например, трубы НКТ.
Толщина металла металлической ленты 1 и плоской рамки 2 выбрана такой, что она не способна повредить кабель. Малогабаритность прижимного устройства также исключает риск повреждения данным крепежным устройством питающего кабеля, трубы НКТ.
Размеры плоской рамки 2 должны удовлетворять беспрепятственному прохождению металлической ленты 1, и огибанию этой металлической ленты 1 вокруг свободной короткой стороны 5 плоской рамки 2 одной из стенок рамки с дальнейшим ее закреплением.
Рамка выполнена изогнутой в поперечном сечении, то есть соединительный элемент выполнен в виде плоской рамки прямоугольной формы, длинная сторона которой выполнена с тупым скругленным углом загиба для более плотного прижатия. После установки прижимного устройства плоская рамка окончательно принимает форму объекта типа трубы.
Предлагаемая конструкция состоит из двух деталей, монтаж и демонтаж производится без специального дополнительного оборудования одним рабочим минимальными физическими усилиями, без помощи и вмешательства других рабочих, что обуславливает снижение трудозатрат монтажа и демонтажа на колонне труб и исключает повреждения кабеля.
Известен ключ для цилиндрического замка (патент RU №2416012, опубл. 10.04.2011, Е05В 19/00, Конв. приоритете 1.06.2006 AT А951/2006)
Ключ для цилиндрического замка, в частности, для единых систем замков, причем в боковых поверхностях ключа предусмотрены продольные пазы, расположение и поперечное сечение которых является варьируемым для создания вариаций замка. Предусмотрен, по меньшей мере, один продольный паз, форма поперечного сечения которого соответствует базовому треугольнику, базовые боковые поверхности которого лежат в плоской поверхности ключа, от которой обе боковые поверхности паза проходят к линии пересечения, причем одна из боковых поверхностей паза может образовывать также биссектрису базового треугольника, так что в базовом треугольнике могут располагаться два глубоких вариационных паза, один поверхностный вариационный паз образован за счет того, что одна из боковых поверхностей паза имеет длину, соответствующую половине длины другой боковой поверхности паза, которая проходит от плоской поверхности ключа до линии пересечения. Цилиндрический замок с каналом для ключа для вставления одного или нескольких ключей, канал для ключа имеет продольные ребра, формы поперечных сечений которых соответствуют формам поперечного сечения соответствующих продольных пазов ключа. Известный ключ имеет другую функцию, хотя имеет продольные пазы, он вставляется в канал цилиндрического замка с ребрами, ребра выполнены под пазы в ключе.
Известен гаражный накладной замок и ключ (заявка RU №92009098, опубл 10.09.95) Ключ имеет цилиндрический стержень, на свободном конце которого вмонтирована бородка с разномассными плечами, имеющая штыри, входящие в сборе в отверстия диска. В крышке замка имеются круглое отверстие с фаской, в котором расположен диск с внутренней стороны которого выполнен выступ, входящий при сборе замка в пропил ригеля, а также три сквозных отверстия, в которые ходят концы фиксаторов.
Известный ключ имеет другую функцию - открывания, закрывания, запирания замка.
Вышеуказанные аналоги ключа конструктивно далекие, поэтому конструкция ключа предлагаемой полезной модели не имеет прототипа.
Технической задачей является повышение надежности крепления прижимного устройства крепления длинномерных изделий, преимущественно кабеля за счет обеспечения плотного прижатия кабеля, расширение технологичности за счет обеспечения универсальности прижимного устройства, увеличение срока службы прижимного устройства за счет его компактности и малых габаритов, за счет снижения трудозатрат монтажа и демонтажа на колонне труб.
Технический результат достигается тем, что ключ для осуществления работы прижимного устройства крепления длинномерных изделий, преимущественно кабеля, состоит из ручки круглого сечения и рабочей части прямоугольного сечения с сужающимся концом, в рабочей части имеются пазы, выполненные под углом относительно продольной оси и с возможностью захвата конца металлической ленты.
Единство технических решений соблюдено, т.к. существенные признаки прижимного устройства крепления длинномерных изделий, преимущественно кабеля и ключа для осуществления работы прижимного устройства крепления длинномерных изделий, преимущественно кабеля, направлены на решение одной технической задачи и при их использования получается один и тот же новый технический результат.
Ключ выполнен в виде прямоугольного однородного стержня, вытачивается из металлического цилиндра. Ключ представляет собой ручку круглого сечения длиной, например, 250 мм, и рабочую часть длиной, например, 100 мм, в которой под углом 45-60 градусов к оси ключа выполнены пазы, (например, глубиной от 18 мм). Поперечное сечение рабочей части 27×26 мм. На конце рабочей части выполнены, например, два среза, образующие сужение (заострение). Толщина металла металлической ленты, например, 0,6 мм. Плоская рамка выполнена с внутренними размерами сторон 35 мм и 40 м. Ключ вводится в плоскую рамку, затем заводим конец металлической ленты в один из пазов ключа, затем ключ и вставленная в нем металлическая лента вытягиваются из плоской рамки и поворотом ключа по направлению оси трубы натягиваем металлическую ленту вокруг свободной стенки плоской рамки и вокруг трубы до максимального натяга и плотного прижатия. Из паза ключа вынимаем захваченный пазом свободный конец металлической ленты и, приударяя ключом по свободному концу металлической ленты, плотно прижимаем к трубе. При дальнейшей затяжке ключом металлической ленты через плоскую рамку плоская рамка окончательно принимает форму объекта типа трубы.
На фиг.3 изображен ключ, вид сбоку.
Ключ представляет собой ручку 10 круглого сечения и рабочую часть 11 с сужающимся концом 12 и пазами 13.
Предлагаемая конструкция прижимного устройства состоит из двух деталей, монтируемых одним ключом. Сужающийся конец 12 рабочей части 11 ключа и выполнение пазов 13 под углом относительно продольной оси ключа обеспечивает надежный захват свободного конца металлической ленты 2 и прочное прижатие ее к объекту типа трубы, что повышает надежность крепления, а также обуславливает снижение трудозатрат монтажа и демонтажа на колонне труб.
Увеличение срока службы предлагаемого устройства обусловлено за счет высокой прочности крепления кабеля путем плотного его прижатия кабеля.
Одно прижимное устройство страхует другое, поэтому при усложненном монтаже присутствует возможность закрепления кабеля несколькими устройствами, что существенно повышает надежность крепления кабеля. Необходимое количество прижатий (прижимных устройств) к объекту типа трубы устанавливается на усмотрение монтажника без ограничения по количеству - всегда обеспечена возможность установки необходимого количества прижимных устройств - в этом также заключается универсальность.
Ключ обеспечивает быстрый оперативный монтаж, эффективно и быстро затягивает прижимное устройство, причем при любых размерах прижимного устройства захват ключом обеспечен, так как выполнено несколько пазов, например, четыре или пять пазов. Ключом такой конструкции обеспечено плотное прижатие кабеля.
Ключ не имеет резьбы и других элементов, подвергающихся износу, что делает срок использования ключа неограниченным.
Технико-экономический эффект заключается в снижении затрат на эксплуатацию скважины, связанных с ремонтными работами при выходе из строя устройств для крепления кабеля к НКТ.