УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ КАБЕЛЯ К КОЛОННЕ НАСОСНО- КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для крепления и защиты токоподводящего электрического кабеля к колонне насосно-компрессорных труб в скважине.
Из уровня техники известно 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.). В этом устройстве свободные концы элементов снабжены петлями с совмещаемыми прорезями, в которые вставляется клин для фиксации устройства в замкнутом положении. Недостатком ее является то, что конструкция недостаточно удобна в работе, поскольку фиксатором служит отдельная, не соединенная с устройством деталь.
В качестве ближайшего аналога полезной модели принято устройство для крепления и защиты кабеля к колонне труб, описанное в свидетельстве РФ на полезную модель №16012.
Известное устройство для крепления кабеля к колонне насосно-компрессорных труб содержит удлиненный корпус с продольным углублением для размещения кабеля, имеющий защитные экраны, выполненные с возможностью схватывания насосно-компрессорных труб на участке их соединения, две зажимные скобы, шарнирно соединенные соответственно с частями корпуса, расположенными по обе стороны от защитных экранов и огибающими трубы, каждая скоба снабжена пружинным элементом, расположенным с возможностью поджатия труб к корпусу, части корпуса имеют фиксирующие выступы, а в скобах выполнены соответствующие выступам фиксирующие пазы.
Предлагаемая полезная модель при простоте конструкции и надежности крепления позволяет быстро устанавливать и снимать устройство с колонны труб, а также многократно использовать его в течение длительного времени, в частности, за счет установки в верхней и нижней части защиты шарнирных и фиксирующих элементов от механических повреждений. Однако, известное устройство не застраховано от несанкционированного раскрытия зажимов ввиду неправильного выбора материала для изготовления корпуса, зажимных скоб и деталей шарнирных соединений, работающих в разных условиях. Кроме этого, возникновение в процессе эксплуатации
углового перегиба электрического кабеля на входе и выходе из корпуса приводит возникновению концентраций напряжений и разрыву кабеля за счет перетирания его о кромку корпуса.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является снижение себестоимости изделия в целом, повышение надежности и обеспечение долговечности деталей устройства, особенно зажимных скоб, а также обеспечение надежного крепления электрического кабеля, исключающего его повреждение в процессе эксплуатации.
Технический результат заключается в оптимальном соотношении свойств материала корпуса и зажимных скоб и деталей шарнирных соединений. Относительно «мягкий» материал корпуса положительно сказывается с точки зрения его изготовления методом штамповки или гибки, но неэффективен при воздействии на него постоянно меняющихся знакопеременных нагрузок, аналогичный подход к выбору материала зажимной скобы, которая помимо пружинных функций, выполняет функции запирающего механизма, т.е. материал должен обладать пружинными и прочностными свойствами, однако повышенная жесткость материала нежелательна, исходя из условий монтажа и демонтажа устройства, осуществляемого вручную. Кроме этого, относительно «мягкий» материал корпуса позволяет изготавливать на краях углублений поперечные выступы округлой формы в сечении с возможностью фиксации кабеля за счет сил трения при прижатии его к соединяемым трубам и исключения при этом угловых перегибов и, как следствие разрыва кабеля.
Для решения поставленной задачи в известном устройстве для крепления кабеля к колонне насосно-компрессорных труб, содержащем удлиненный корпус с продольным углублением для размещения кабеля, имеющий защитные экраны, выполненные с возможностью схватывания насосно-компрессорных труб на участке их соединения, две зажимные скобы, шарнирно соединенные соответственно с частями корпуса, расположенными по обе стороны от защитных экранов и огибающими трубы, каждая скоба снабжена пружинным элементом, расположенным с возможностью поджатия труб к корпусу, части корпуса имеют фиксирующие выступы, а в скобах выполнены соответствующие выступам фиксирующие пазы, корпус выполнен металлическим из стали «марки 20», оси шарнирных соединений - из прутка нержавеющей стили, а зажимные скобы - из стали «марки 65Г», при этом, по меньшей мере, на одном конце продольного углубления выполнен овальный в сечении поперечный
выступ для фиксации кабеля за счет сил трения от прижатия его к соединяемым трубам и исключения углового перегиба.
Целесообразно поперечный выступ выполнять методом гибки концов продольного углубления.
Целесообразно выполнение торца корпуса на участке углубления скругленным.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где
на фиг.1 - общий вид устройства;
на фиг.2 - вариант выполнения углубления на конце устройства (увеличено).
Полезная модель поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заданного технического результата.
Согласно полезной модели пружинный протектор содержит удлиненный корпус 1 (фиг.1, 2) с продольным углублением 2, выполненным по форме кабеля и расположенным во всю длину корпуса для укладки кабеля соответственно круглого и прямоугольного сечения, зажимные скобы 3, которые связаны посредством шарнирных соединений 4 с соответствующими частями 5 корпуса 1 с возможностью схватывания колонны насосно-компрессорных труб. Для плотного обжатия труб зажимными скобами 3, на зажимных скобах 3 выполнены пружинные элементы в виде дугообразно отогнутых внутрь корпуса 1 язычков 6, которые за счет своей повышенной твердости материала врезаются в поверхность труб и поджимают при этом их к корпусу. Каждый пружинный элемент может состоять из нескольких, например, двух встречно направленных язычков 6.
Части 5 корпуса 1 имеют фиксирующие выступы 7, а на зажимных скобах 3 выполнены соответствующие выступам 7 фиксирующие пазы 8. Части 5 корпуса 1 имеют ширину большую, чем ширина зажимных скоб 3, что позволяет увеличить долговечность деталей шарнирных соединений и обеспечить надежность крепления, поскольку части корпуса 5, имеющие большие размеры, чем скобы 3, первые принимают на себя «удары» со стороны скважины в процессе эксплуатации установки.
В средней части корпуса 1 между зажимными скобами 3 расположены защитные экраны 9, выполненные с возможностью схватывания насосно-компрессорных труб на участке их соединения муфтой и представляющие собой изогнутые пластины, соединенные одной стороной с корпусом 1 и представляющие единую деталь.
Каждое шарнирное соединение 4 представляет собой ось 10, зафиксированную в осевом направлении и расположенную во втулках зажимной скобы 3 и втулках частей 5 корпуса 1, расположенных по обе стороны от защитных экранов 9.
Участки 5 корпуса 1, шарнирно связанные с соответствующей зажимной скобой 3 отделены от защитных экранов 9, расположенных в средней части корпуса 1.
С целью повышения надежности крепления кабеля как круглого, так и овального или прямоугольного сечений, и обеспечения его долговечности крайние участки продольного углубления 2 выполнены с поперечно расположенными выступами 11 округлой формы в сечении, предотвращающими перегибание кабеля через кромку.
На решение этой же задачи направлено выполнение корпуса металлическим из стали «марки 20», осей шарнирных соединений - из прутка нержавеющей стили, а зажимных скоб - из стали «марки 65Г». Выбор материала деталей устройства определен экспериментально.
Внешние размеры защитных экранов 9 превышают соответствующие размеры зажимных скоб 3 и частей 5 корпуса 1 с возможностью перекрытия размеров муфты, соединяющей насосно-компрессорные трубы.
На свободном конце каждой зажимной скобы 3 выполнено монтажное отверстие 12, на частях 5 корпусе 1 имеется встречное монтажное отверстие 13 или упорный выступ для взаимодействия с монтажным рычагом, с помощью которого запирается или отпирается устройство.
Установку устройства на колонне насосно-компрессорные труб, расположенных в процессе нефтедобычи в вертикальном положении, производят следующим образом.
В продольное углубление 2 корпуса 1 (фиг.2), выполненное круглой формы, располагают токопроводящий кабель, имеющий круглое поперечное сечение. Затем пружинный протектор накладывают на муфту, соединяющую насосно-компрессорные трубы в колонне, и закрепляют зажимными скобами 3 выше и ниже муфты. При этом зажимные скобы 3 пружинными элементами - язычками 6 врезаются в поверхность труб и плотно сжимают их, а защитные экраны 9 при этом охватывают муфту. Поскольку диаметр муфт превышает диаметр соединяемых ею насосно-компрессорных труб в колонне, корпус 1 имеет максимальную ширину в радиальном направлении на участке защитных экранов 9 и воспринимают на себя ударные нагрузки.
Крепление производят с помощью монтажного инструмента, который вставляют в монтажное отверстие 12 на конце зажимной скобы 3 и заводят его конец во встречное монтажное отверстие 13 на соответствующей части 5 корпуса 1. Затем, натягивают пружиненную зажимную скобу 3 на фиксирующий выступ 7. Зажим происходит, когда зажимная скоба 3 своим фиксирующим пазом 8 «сядет» на фиксирующий выступ 7, при этом устройство плотно охватывает трубы, скрепленные муфтой.
Для отпирания устройства достаточно подцепить конец зажимной скобы 3, оттянуть его от соответствующей части 5 корпуса 1 и снять зажимную скобу 3 с фиксирующего выступа 7, расположенного на этой части 5 корпуса 1.
Пружинные протекторы для крепления кабеля устанавливают по длине колонны труб в местах их соединения муфтами. Все элементы натяжения и фиксации находятся в защищенной зоне выше и ниже муфты и не касаются стенок обсадных труб, что обеспечивает надежное крепление и защиту кабеля от механических воздействий при эксплуатации. Немаловажным с этой точки зрения является выполнение корпуса из холодно катанной стали «марки 20», а осей шарнирных соединений и зажимных скоб - из стали «марки 65Г», обладающей повышенными прочностными и пружинными свойствами.
Применение полезной модели обеспечивает снижение себестоимости изделия за счет оптимального выбора материала деталей устройства (стоимость стали «марки 20» значительно ниже, чем «марки 65Г») и расширение технических возможностей, увеличивает надежность и долговечность деталей пружинного протектора, а также обеспечивает надежность крепления электрического кабеля при одновременном исключении его относительного перемещения по корпусу протектора.
Полезная модель соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость», поскольку его реализация возможна при использовании существующих средств производства с применением известных технологических операций.