УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ СИЛОВОГО КАБЕЛЯ К НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫМ ТРУБАМ

Предлагаемое устройство относится к предохранительным устройствам кабельных линий питания погружных электродвигателей, используемых в качестве приводов центробежных насосов для добычи нефти и других пластовых жидкостей.
В современной нефтяной промышленности задача крепления токоподводящего кабеля к насосно-компрессорным трубам решается с помощью различных устройств. Известно, например, устройство для крепления длинномерных изделий к насосно-компрессорным трубам, содержащее металлический хомут и два узла крепления, расположенные соответственно в средней и хвостовой частях хомута (Авт. св-во СССР №994678, кл. Е 21 В 17/00. 1983 г.). Однако данная конструкция ненадежна в эксплуатации, так как существует опасность раскрепления хвостовой части, пропущенной через прорезь в теле хомута, и падения ее в скважину.
Известно также устройство для крепления силового кабеля к насосно-компрессорным трубам, содержащее 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 (Авт. св.
СССР №859594, кл. Е 21 В 17/00, 1978, RU, заявка №93041176, кл. Е 21 В 17/00, 1996 г.). Недостатками этого известного устройства являются невозможность его повторного использования, из-за отложения парафина и солей на пружинах с упорами, а также ненадежность в эксплуатации, из-за больших ударных нагрузок при спускоподъемных операциях, которые ведут к раскрытию корпуса и заклиниванию его между насосно-компрессорными трубами (НКТ) и обсадной колонной.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для крепления силового кабеля к насосно-компрессорным трубам, содержащее корпус, плотно облегающий насосно-компрессорную трубу на угол, близкий к 180°, и имеющий в средней части выступающий над корпусом продольный канал для прохождения закрепляемого кабеля, 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, 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 (Патент RU №2108439, МПК Е 21 В 17/00, опубл. 10.04.98 г., бюл. №10).
Недостатками этого известного устройства являются:
- незащищенность узлов крепления крышек от ударов о стенки обсадных труб;
- сужение межтрубного пространства между обсадной колонной и насосно-компрессорной трубой, приводящее к затруднению перетока скважинной жидкости при спускоподъемных операциях, вызваное исполнением корпуса и крышек цельнолитыми, т.е. достаточно жесткими и потому требующими расположения плоскости разъема устройства, а, следовательно, и узлов крепления крышек к корпусу, на поперечной оси (180°) охватываемых устройством насосно-компрессорных труб;
- необходимость усиления крепежных узлов для крышек опорными стяжками,
т.к. их расположение за пределами корпуса делает их уязвимыми к ударам о стенки обсадных колонн при спускоподъемных операциях, которые ведут к раскрытию корпуса и заклиниванию его между насосно-компрессорной трубой и обсадной колонной;
- трудоемкость изготовления корпуса, требующего изготовления в теле корпуса соосных отверстий под узлы крепления крышек;
- ненадежность и недолговечность корпуса, т.к. разрушение винтовой резьбы отверстия или облом винта приводят к необходимости замены всего корпуса, учитывая, что возникающие ударные нагрузки могут достигать предельно-допустимых величин для отдельных узлов, в особенности узлов крепления крышек к корпусу, приводить к разрушению устройства в целом и, в результате этого, созданию аварийной ситуации.
Полезной моделью решается задача обеспечения надежности и долговечности устройства для крепления силового кабеля к насосно-компрессорным трубам, уменьшения площади его поперечного сечения, позволяющего в сборе с насосно-компрессорной трубой увеличить межтрубное пространство между этой трубой и обсадной колонной.
Технический результат от использования предлагаемого устройства заключается в обеспечении конструктивной защищенности от ударов о стенки обсадных труб крышек и их узлов крепления к корпусу, за счет приближения к стенкам пазов с уложенным в них кабелем узлов крепления крышек к корпусу и размещения их в зонах, не контактирующих со стенками обсадных труб, а также выполнения крышек из упругодеформируемого материала, по толщине не превышающего толщины стенки муфты, и, как следствие, за счет этого позволяющего уменьшить вес и габариты устройства в целом и увеличить межтрубное пространство между насосно-компрессорной трубой и обсадной колонной.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для крепления силового кабеля к насосно-компрессорным трубам, как и в наиболее близком к нему, содержащем корпус, фиксируемый от продольного перемещения
на верхнем и нижнем торцах муфты, и две крышки, расположенные в верхней и нижней частях корпуса, каждая из которых имеет шарнир и винт, прижимающий ее и корпус к насосно-компрессорным трубам,... поверхность корпуса выполнена цилиндрической с переходом в верхней и нижней его частях в продольные стенки, формирующие соосные продольные пазы для укладки кабеля с расположенными по одну сторону от этих пазов полками со сквозными отверстиями под винты, образующими в сборе с осями шарниров, закрепленных на одном конце крышек, винтовые пары, а по другую сторону от этих пазов выполнены зацепы для крышек и сами крышки выполнены упругодеформируемыми, по толщине, не превышающими толщины стенки муфты, с ответными элементами для зацепов на своих свободных концах, при этом, корпус выполнен таким образом, что в сборе его цилиндрическая поверхность в поперечном сечении выступает за пределы его полок и зацепов, а внутренние торцы продольных стенок выполняют роль фиксаторов устройства на верхнем и нижнем торцах муфты.
Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами:
Фиг.1 - устройство для крепления электрического кабеля к насосно-компрессорным трубам, в изометрии, вид спереди;
Фиг.2 - то же, вид сзади;
Фиг.3 - устройство для крепления электрического кабеля к насосно-компрессорным трубам, вид сбоку;
Фиг.4 - устройство для крепления электрического кабеля к насосно-компрессорным трубам, сечение, А-А.
Устройство для крепления электрического кабеля к насосно-компрессорным трубам (фиг.1-4) содержит корпус 1 и две упругодеформируемые крышки 2 и 3, каждая из которых имеет, соответственно, свой шарнир 4 и 5, закрепленный на одном конце крышек 2 и 3, и свой винт 6 и 7, образующий с осью своего шарнира 4 и 5 винтовую пару и прижимающий свою крышку 2 и 3 и корпус 1 к насосно-компрессорной трубе 8.
Винтовые пары, образованные осями шарниров 4 и 5 и винтами 6 и 7, позволяют
упростить шарнирный узел, связывающий крышку с корпусом, за счет замены ответных элементов шарнира на корпусе на стандартный винт и совместить в этом узле две функции: обеспечения неразъемного шарнирного соединения крышек 2 и 3 с корпусом и их прижима к насосно-компрессорным трубам 8, а также сохранить целостность устройства при его демонтаже.
Корпус 1 имеет цилиндрическую поверхность 9, выступающую в поперечном сечении над узлами крепления крышек, с переходами в верхней и нижней его частях в продольные стенки 10 и 11, формирующие соосные продольные пазы для укладки электрического кабеля 12 с расположенными по одну сторону от этих пазов полками 13 и 14, имеющими отверстия под винты 6 и 7. По другую сторону от продольных пазов выполнены зацепы 15 и 16 для крышек 2 и 3.
Выполнение поверхности 9 корпуса 1 цилиндрической позволяет снизить концентрацию напряжений при ударе корпуса об обсадную трубу.
Расположение узлов крепления крышек к корпусу в зонах, защищенных цилиндрической частью 9 корпуса 1 и его продольными стенками, формирующими продольные пазы для укладки кабеля, максимально предохраняет эти узлы крепления от ударов о стенки обсадных труб.
Цилиндрическая поверхность 9 корпуса 1 (фиг.3) на верхнем и нижнем концах имеет уклоны 17, обеспечивающие удобство при проведении спуско-подъемных операций насосно-компрессорных труб, а скосы 18 корпуса 1, соединяющие цилиндрическую поверхность 9 корпуса 1 с полками 13, 14 и зацепами 15, 16, не только обеспечивают удобство при проведении спуско-подъемных операций насосно-компрессорных труб, но и усиливают корпус 1, повышая его прочность.
Внутренние торцы продольных стенок 10, 11 и полок 13, 14 выполняют роль фиксаторов корпуса 1 на верхнем и нижнем торцах муфты 19.
Крышки 2 и 3 изготовлены из упругодеформируемой полосы, позволяющей обеспечить охват насосно-компрессорной трубы на угол, превышающий 180°, и, за счет этого расположить узлы крепления крышек к корпусу вблизи
пазов для укладки кабеля, обеспечивая, тем самым, защиту этих узлов от прямого контакта со стенками обсадной колонны, при этом, толщина упругодеформируемой полосы не превышает толщины стенки муфты 19, что, в свою очередь, позволяет устранить непосредственный контакт крышек со стыками и внутренней поверхностью обсадной колонны и, таким образом, повысить надежность и долговечность устройства в целом.
Свободные концы крышек содержат ответные элементы 20 и 21 для зацепов 15 и 16 корпуса 1. Эти ответные элементы могут быть выполнены, например, в виде петель с продольными пазами и с встроенными в них пальцами 22, 23 с отверстиями для захвата свободных концов крышек 2 и 3 специальным инструментом и насаживания ответных элементов 20, 21 на зацепы 15, 16 корпуса 1.
Предлагаемое устройство для крепления силового кабеля к насосно-компрессорным трубам устанавливают следующим образом.
Перед установкой устройства на муфту 19 винты 6 и 7 выворачивают из осей шарниров 4 и 5 до ограничителей (не показаны) и отводят крышки 2 и 3 в стороны от корпуса до полного его раскрытия.
Затем в продольные пазы корпуса 1 закладывают кабель 12 и устанавливают корпус 1 на насосно-компрессорную трубу 8 таким образом, чтобы внутренние торцы продольных стенок 10, 11 и полок 13, 14 были зафиксаторованы от продольного перемещения на верхнем и нижнем торцах муфты 19.
После этого последовательно, один за другим закрепляют свободные концы крышек 2 и 3 на зацепах 15, 16 корпуса 1 с помощью специального рычага (не показан), вставляемого в отверстия пальцев 22, 23 ответных элементов 20 и 21 крышек 2 и 3. Затем винтовыми парами, образованными винтами 6 и 7 и осями шарниров 4 и 5, плотно прижимают корпус 1 с кабелем 12 к насосно-компрессорным трубам 8, при этом оси шарниров 4 и 5 в винтовых парах выполняют роль гаек.
Использование эффекта упругого деформирования крышек при монтаже устройства позволяет сделать невозможным самопроизвольное отделение
устройства от насосно-компрессорных труб.
При использовании предлагаемого устройства ударные нагрузки испытывает цилиндрическая часть корпуса, выступающая в поперечном сечении над узлами крепления крышек, при этом узлы крепления крышек к корпусу остаются защищенными.
Демонтаж устройства производят в обратном порядке.
Таким образом, предлагаемое устройство за счет совокупности своих существенных признаков, обеспечивающих конструктивную защищенность крышек и их узлов крепления к корпусу и уменьшающих площадь поперечного сечения устройства, позволяет повысить его надежность и долговечность, а также увеличить межтрубное пространство между насосно-компрессорной трубой и обсадной колонной.
Кроме того, использование предложенной совокупности признаков позволяет уменьшить вес устройства и обеспечить его высокую ремонтопригодность за счет простоты и технологичности конструкции, а также расширить арсенал известных технических средств, обеспечивающих крепление силового кабеля к насосно-компрессорным трубам.