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, принятый в качестве ближайшего аналога.
Известный протектор для крепления электрического кабеля к погружной насосной установке, принятый в качестве ближайшего аналога, содержит корпус, состоящий из двух частей, шарнирно связанных между собой для охвата погружной насосной установки в зоне кольцевого зазора, разъемное соединение, элементы которого расположены на свободных концах упомянутых частей корпуса, и защитное средство, установленное на одной из частей корпуса с возможностью схватывания электрического кабеля и прижатия его к корпусным частям погружной насосной установки, при простоте конструкции не позволяет обеспечить требуемое центрирование протектора в обсадной трубе, особенно на криволинейных участках колонны насосно-компрессорной установки, что приводит к возникновению повреждений электрокабеля, его перекручиванию.
Задачей, на решение которой направлено настоящая полезная модель, является расширение технических средств, направленных на повышение надежности 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.
Технический результат заключается в обеспечении надежного прижатия кабеля к поверхности насосной установки независимо от изменения толщины электрического кабеля за счет выполнения боковых сторон центрирующих элементов со стороны кабеля дифференцированной толщины без повреждения металлической оплетки кабеля при его деформации в процессе прижатия. Естественно, что кабель для небольших глубин и мощностей имеет небольшую толщину, и, как следствие, относительно малый вес, а, следовательно, на его удержание на насосно-компрессорных трубах требуется небольшое усилие при прикреплении кабеля протектором. Для этого, достаточно участка в виде выступов на центрирующих элементах, обусловленных максимальной их шириной. Для кабеля, предназначенного для больших глубин и мощностей насосной установки, требуется кабель повышенной толщины, который имеет существенно больший вес. В этом случае качественное прижатие кабеля к насосной установке и его фиксация на ней обеспечивается за счет прижатия не только перемычкой, а также участками выступов, обусловленных максимальной шириной центрирующих элементов, повышая тем самым силы трения в зоне контакта кабеля с окружающими его поверхностями перемычки, центрирующих элементов и насосной установки.
Согласно полезной модели протектор для крепления электрического кабеля к погружной насосной установке, содержащий два связанных между собой полукольца - первое и второе, расположенные с возможностью охватывания погружной насосной установки и фиксации на ней, на первом полукольце с внешней стороны продольно расположены центрирующие элементы, соединенные между собой перемычкой с возможностью охватывания электрического кабеля и прижатия к поверхности упомянутой установки при соединении со вторым полукольцом, при этом на боковых сторонах упомянутых центрирующих элементов со стороны электрического кабеля выполнены выступы, ориентированные в направлении кабеля.
Возможны и другие варианты выполнения протектора, согласно которым необходимо, чтобы:
- упомянутые выступы были бы выполнены по форме волны с вершиной, расположенной в средней части и плавно уменьшающейся к краям боковых сторон центрирующих элементов.
- упомянутые выступы были бы выполнены треугольной формы со скругленной вершиной, расположенной в средней части боковых сторон.
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 качественного прижатия кабеля к поверхности насосной установки независимо от толщины электрического кабеля за счет выполнения на боковых сторонах центрированных элементов выступов без повреждения металлической оплетки кабеля при его деформации в процессе прижатия.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где
на фиг. 1 изображен вид сбоку протектора для крепления электрического кабеля к погружной насосной установке;
на фиг. 2 - разрез А-А по фиг.1.
на фиг. 3, 4 - форма боковой стороны центрирующего элемента варианты (увеличено).
На фиг. 5 - вид сверху на центрирующий элемент 6 (схематично).
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, 2, 3, 4) протектор 1 для крепления электрического кабеля к погружной насосной установке содержит два полукольца 2 и 3, установленные с возможностью схватывания: - насосной установки, в частности на участке кольцевого паза (не показан), - погружного насоса, - центробежного газового сепаратора, - устройства гидрозащиты и электродвигателя.
В одном из вариантов выполнения на свободных концах упомянутых полуколец 2 и 3 на диаметрально противоположных сторонах размещены элементы разъемного или шарнирного соединения 4, 5 при этом разъемное соединения 4 выполнено винтовым с потайными головками под ключ по форме многогранника, в частности квадрата.
На первом полукольце 2 протектора 1 продольно расположено два центрирующих элемента 6, которые соединены между собой перемычкой 7 с возможностью охватывания электрического кабеля 8 и прижатия его к поверхности упомянутой установки при соединении со вторым полукольцом 3. При этом на боковых сторонах упомянутых центрирующих элементов 6 со стороны электрического кабеля 8 выполнены выступы 9 (фиг. 5), ориентированные в сторону кабеля.
В зависимости от условий эксплуатации и параметров насосной установки возможны различные варианты выполнения и расположения выступов 9 на боковых сторонах упомянутых центрирующих элементов 6, а именно:
- выполнение выступов 9 с переменной высотой по форме волны или треугольника с вершиной, расположенной в средней части боковой стороны, плавно уменьшающейся к свободным краям центрирующих элементов 6 (фиг. 3 и 4).
Упомянутые центрирующие элементы 6 могут быть выполнены продолговатой формы с возможностью охватывания по боковым сторонам электрический кабель 8, расположенный между ними, и служащие, так же как и перемычка 7, для защиты его от соприкосновения с твердыми предметами. При этом внешняя поверхность центрирующих элементов 6 в поперечном направлении выполнена скругленной по радиусу и выступающей над внешней поверхностью электрического кабеля 8, а их торцы - скошенными.
Для уменьшения стоимости изготовления протектора полукольца 2 и 3 выполнены методом литья с последующим фрезерованием.
Монтаж протектора 1 на погружной насосной установки, расположенной в процессе нефтедобычи в вертикальном положении, производят следующим образом.
В зоне крепления электрического кабеля 8 размещают протектор с возможностью схватывания насосной установки, в частности на участке: кольцевого паза; - погружного насоса; - центробежного газового сепаратора; -устройства гидрозащиты и электродвигателя (на чертежах не показаны), таким образом, чтобы кабель был размещен между перемычкой 7 и участком насосной установки. Полукольца 2 и 3 стягиваются посредством разъемных соединений 4 - винтов, при этом полукольца 2 и 3 плотно охватывают погружной насос, перемычка 7 и центрирующие элементы 6, удерживая электрический кабель 8, обеспечивают его фиксацию в строго заданном положении независимо от толщины кабеля. Это стало возможным за счет выполнения на боковой поверхности центрирующих элементов 6 выступов 9, выполненных, в частности, по форме волны с вершиной (фиг. 4), расположенной в средней части и плавно уменьшающейся к свободным краям центрирующих элементов 6, или - по форме треугольника со скругленной вершиной (фиг. 3).
Как правило, электрический кабель для небольших глубин скважины и мощности 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 протектором. Для этого, достаточно участка, определенного максимальной высоты выступов 9. Для электрического кабеля 8, предназначенного для больших глубин скважины и мощности насосной установки, требуется кабель 8 повышенной толщины, который имеет существенно больший вес. В этом случае, надежное прижатие кабеля 8 к насосной установке и его фиксация на ней обеспечивается за счет прижатия не только участком выступов 9, определенным максимальной их высотой, но и соседними участками от вершин выступов 9, повышая тем самым площадь и силы трения в зоне контакта кабеля 8 с окружающими его поверхностями перемычки 7, центрирующих элементов 6 и насосной установки без повреждения металлической оплетки кабеля 8 при его деформации в процессе прижатия ввиду плавного изменения высоты выступов центрирующих элементов 6. Существенным при этом является то, что при сжатии электрического кабеля 8 по вертикали происходит расширение кабеля по боковым сторонам, контактирующим с выступами 9 центрирующих элементов 6, в связи с чем кабель в этой плоскости фиксируется выступами 9, исключающими его относительное перемещение относительно протектора.
Для обеспечения правильного положения кабеля относительно насосной установки центрирующие элементы 6, расположенные с внешней стороны полуколец 2, 3, дистанцируют каждый протектор с закрепленным на нем электрическим кабелем в обсадной трубе 10 как на прямолинейных участках, так и на наклонных и криволинейных участках. Патентуемый протектор для крепления электрического кабеля 8 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 изобретения 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.