УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ ПРОТЕКТОЛАЙЗЕРА (ВАРИАНТЫ) К ЭЛЕМЕНТАМ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ И ПРОТЕКТОЛАЙЗЕР ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ КАБЕЛЯ-УДЛИНИТЕЛЯ
PROTECTOLIZER ASSEMBLY FOR ATTACHMENT (VERSIONS) TO PUMP UNIT COMPONENTS AND PROTECTOLIZER TO ATTACH AND PROTECT EXTENSION CABLE

Изобретение относится к предохранительным устройствам кабельных линий питания погружных электродвигателей, используемых в качестве приводов центробежных насосов для добычи нефти и других пластовых жидкостей, и может быть использовано в нефтяной промышленности для крепления кабеля-удлинителя к гидрозащите и секциям насоса в компоновке насосной установки фирмы «REDA» и его защиты от механических повреждений при спуско-подъемных операциях.
В современной нефтяной промышленности задача крепления токоподводящего кабеля и его защиты от механических повреждений при спуско-подъемных операциях 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. СССР №994678, кл. Е21В 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 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 (Авт. св. СССР №859594, кл. Е21В 17/00, 1978, RU, заявка №93041176, кл. Е21В 17/00, 1996 г.). Недостатками данной конструкции устройства являются невозможность его повторного использования из-за отложения парафина и солей на пружинах с упорами, а также ненадежность в эксплуатации устройства из-за больших ударных нагрузок при спуско-подъемных операциях, которые ведут к раскрытию корпуса и заклиниванию его 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, причем верхняя и нижняя части корпуса снабжены соответствующими верхней и нижней крышками, каждая из которых укреплена на шарнире и имеет устройство крепления к верхней и нижней частям корпуса соответственно, при этом боковые части корпуса выполнены в виде полок, внутренний диаметр стенок которых равен наружному диаметру насосно-компрессорной трубы (НКТ) и снабженных выемками для установки на муфту НКТ, одна из полок снабжена для крепления крышек двумя осями, приближенными к боковой стенке продольного паза для кабеля, а другая полка снабжена ребром, например, параллельным дну паза и выступающим за габаритные размеры устройства крепления крышек к корпусу в собранном положении, а упомянутые крышки имеют толщину меньше разности наружных радиусов муфты и трубы НКТ, выполнены с возможностью упругой деформации при установке на муфту и охватывают трубу НКТ на угол больше 180° (патент на полезную модель №36025, кл. Е21В 17/00, заявка №2003130894/20, опубл. 20.02.04 г., бюл. №5).
Наиболее близким к предлагаемому изобретению (прототипом) является универсальное устройство (протектолайзер) для крепления кабеля-удлинителя к элементам установки электроцентробежных насосов (УЭЦН), содержащее два сопрягаемых скобообразных элемента, образующих при их соединении внутреннюю полость, в котором указанная полость выполнена таким образом, что в ее размеры и форму вписываются размеры и форма шейки гидрозащиты двигателя или шейки насосной секции установки УЭЦН, при этом один из скобообразных элементов имеет на наружной поверхности два взаимно перпендикулярных паза, один из которых предназначен для укладки кабеля, а второй паз - для размещения коробообразного элемента с отбортовками, в которых выполнены отверстия под крепежные элементы, например болты или шпильки, входящие в отверстия в упомянутом скобообразном элементе, причем высота коробообразного элемента меньше глубины упомянутых пазов, а на диаментрально противоположных сторонах скобообразных элементов снаружи выполнены крепежные отверстия для соединения указанных скобообразных элементов друг с другом, например, с помощью болтов или шпилек при сборке устройства (заявка на ПМ №2007105690/22(006172), приоритет от 14.02.2007 г., решение о выдаче патента на ПМ от 10.04.2007 г.).
Известное устройство надежно фиксирует кабель-удлинитель на шейках гидрозащиты или насосной секции, но возможно смещение устройства в осевом направлении и его поворот вокруг продольной оси, что нежелательно, так как такое смещение может привести к деформации кабеля и его повреждению при спуско-подъемных операциях.
Задачей группы изобретений является устранение указанного недостатка и создание узла крепления протектолайзера для крепления кабеля-удлинителя на стандартной шейке гидрозащиты и шейках секций насоса в компоновке насосной установки фирмы «REDA», а также создание протектолайзера, устраняющего возможность смещения в осевом направлении и вокруг продольной оси.
Поставленная задача решается предлагаемой группой изобретений за счет того, что узел крепления протектолайзера к элементам насосной установки содержит шейку гидрозащиты или секции насоса, фланец основания гидрозащиты или насоса с несквозными гладкими отверстиями под болты или шпильки и устройство (протектолайзер) для крепления кабеля-удлинителя к элементам насосной установки ЭЦН, содержащее два сопрягаемых скобообразных элемента, образующих при их соединении внутреннюю полость, в размеры которой вписываются размеры шейки гидрозащиты двигателя или шейки насосной секции установки ЭЦН, при этом один из скобообразных элементов имеет на наружной поверхности два взаимно перпендикулярных паза, один из которых образован двумя боковыми стенками и ребром с площадкой и предназначен для укладки кабеля, причем высота боковых стенок больше суммарной толщины кабеля-удлинителя и коробообразного элемента, а второй паз предназначен для размещения коробообразного элемента с отбортовками, в которых выполнены отверстия под крепежные элементы, например болты или шпильки, входящие в отверстия в упомянутом скобообразном элементе, причем высота коробообразного элемента меньше глубины паза, а на диаметрально противоположных сторонах скобообразных элементов выполнены крепежные отверстия для соединения указанных скобообразных элементов друг с другом, например, с помощью болтов или шпилек при сборке устройства, причем на торце ребра выполнен выступ, который располагается при установке между гайками крепления секций насоса и исключает проворот корпуса, кроме того, на ребре выполнены с одной стороны коническая поверхность, которая находится в контакте с соответствующей конической поверхностью секции насоса, а с другой стороны - торцевая поверхность выступа, которая контактирует с соответствующей торцевой поверхностью секции насоса. На торцах боковых стенок выполнены выборки для исключения проворота корпуса на гидрозащите за счет схватывания гаек крепления, кроме того, на гидрозащите исключение продольного перемещения достигается с одной стороны за счет упора конической поверхности ребра, которая находится в контакте с соответствующей конической поверхностью гидрозащиты, а с другой стороны - упором торцов боковых стенок в соответствующие торцевые поверхности гидрозащиты, а для исключения контакта дренажного штуцера для стравливания воздуха из внутренней полости гидрозащиты с протектолайзером на втором сопрягаемом скобообразном элементе выполнен вырез. Протектолайзер для крепления кабеля-удлинителя к элементам установки электроцентробежных насосов (УЭЦН) содержит два сопрягаемых скобообразных элемента, образующих при их соединении внутреннюю полость, причем указанная полость выполнена таким образом, что в ее размеры вписываются размеры шейки гидрозащиты двигателя или шейки насосной секции установки ЭЦН, при этом один из скобообразных элементов имеет на наружной поверхности два взаимно перпендикулярных паза, один из которых предназначен для укладки кабеля, а второй паз - для размещения коробообразного элемента с отбортовками, в которых выполнены отверстия под крепежные элементы, например болты или шпильки, входящие в отверстия в упомянутом скобообразном элементе, причем высота коробообразного элемента меньше глубины упомянутых пазов, а на диаметрально противоположных сторонах скобообразных элементов снаружи выполнены крепежные отверстия для соединения указанных скобообразных элементов друг с другом, например, с помощью болтов или шпилек при сборке устройства, при этом один из пазов образован двумя боковыми стенками и ребром с площадкой и предназначен для укладки кабеля, причем высота боковых стенок больше суммарной толщины кабеля-удлинителя и коробообразного элемента, причем на торце ребра выполнен выступ, который располагается при установке между гайками крепления секций насоса и исключает проворот корпуса, кроме того, на ребре выполнены с одной стороны коническая поверхность, которая находится в контакте с соответствующей конической поверхностью секции насоса, а с другой стороны - торцевая поверхность выступа, которая контактирует с соответствующей торцевой поверхностью секции насоса, а на торцах боковых стенок выполнены выборки для исключения проворота корпуса на гидрозащите за счет схватывания гаек крепления, кроме того, на гидрозащите исключение продольного перемещения достигается с одной стороны за счет упора конической поверхности, выполненной на ребре, которая находится в контакте с соответствующей конической поверхностью гидрозащиты, а с другой стороны - упором торцов боковых стенок в соответствующие торцевые поверхности гидрозащиты, а для исключения контакта дренажного штуцера для стравливания воздуха из внутренней полости гидрозащиты с протектолайзером на втором сопрягаемом скобообразном элементе выполнен вырез.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показано предлагаемое устройство (протектолайзер) для крепления кабеля-удлинителя к секции насоса насосной установки фирмы «REDA», в разрезе, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 при размещении протектолайзера на круглой шейке секции насоса, на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1, на фиг.4 показан предлагаемый протектолайзер для крепления кабеля-удлинителя на гидрозащите насосной установки фирмы «REDA», в разрезе, на фиг.5 - сечение А-А на фиг.4 при круглой шейке гидрозащиты, на фиг.6 - сечение Б-Б на фиг.4 при круглой шейке секции гидрозащиты, на фиг.7 показана схема размещения предлагаемого протектолайзера для крепления кабеля-удлинителя на стандартных секциях насосов и гидрозащиты фирмы «REDA», на фиг.8 - предлагаемый протектолайзер в изометрии, на фиг.9 - предлагаемый узел крепления к секции насоса, в изометрии, на фиг.10 - то же, повернуто на 180 градусов, на фиг.11 - предлагаемый узел крепления на гидрозащите, в изометрии, на фиг.12 - то же, повернуто на 180 градусов.
Узел крепления протектолайзера к элементам насосной установки и протектолайзер для крепления кабеля-удлинителя к шейке гидрозащиты установки ЭЦН и к шейке насосной секции (фиг.1-12) состоит из протектолайзера и шейки гидрозащиты или шейки насоса с фланцами. Протектолайзер включает в себя скобообразный элемент 1 (фиг.1) с двумя взаимно перпендикулярными пазами: продольным пазом 2 и поперечным пазом 3 и второй скобообразный элемент 4 (фиг.8). Внутренняя вогнутая поверхность скобообразного элемента 4 выполнена в виде призмы, что позволяет проводить обжатие шеек насосных секций и гидрозащиты в различных диаметральных диапазонах. Паз 2 предназначен для укладки кабеля-удлинителя 5, а паз 3 - для размещения коробообразного элемента 6 с отбортовками 7 (фиг.2), в которых выполнены отверстия под крепежные элементы 8, например болты или винты, входящие в отверстия в скобообразном элементе 1, причем высота элемента 6 меньше глубины пазов 2 и 3. На диаметрально противоположных сторонах скобообразных элементов 1 и 4 снаружи выполнены крепежные отверстия для соединения элементов 1 и 4 друг с другом, например, с помощью болтов 9 при сборке устройства. Протектолайзер вместе с кабелем-удлинителем крепится на шейке 10 гидрозащиты, имеющей фланец 11 и коническую поверхность «И» (фиг.4, 8, 12), а также штуцер 13 дренажный для стравливания воздуха из внутренней полости гидрозащиты. Паз 2 образован двумя боковыми стенками ребер 14, между которыми расположено основание 15. Высота боковых стенок больше суммарной толщины кабеля-удлинителя 5 и коробообразного элемента 6. На торцах боковых ребер стенок выполнены выборки «г» (фиг.6) для исключения проворота корпуса на гидрозащите за счет схватывания гаек или головок болтов 16 крепления. Фланец 11 имеет сквозные гладкие отверстия под болты или шпильки 16. На торце ребра 17 выполнен выступ «В» (фиг.3 и 10), который располагается при установке между гайками 12 крепления и исключает проворот протектолайзера на насосной секции. Для исключения продольного перемещения протектолайзера на ребре 17 выполнена с одной стороны коническая поверхность «в» (фиг.1), которая находится в контакте с соответствующей конической поверхностью «е» секциии 18 насоса, а с другой стороны торцевая поверхность «б» выступа «В» контактирует с соответствующей торцевой поверхностью «ж» секции 18 насоса (фиг.1 и 10). На шейке гидрозащиты 10 (фиг.4) исключение продольного перемещения протектолайзера обеспечивается с одной стороны упором конической поверхности «в» ребра 17, которая находится в контакте с соответствующей конической поверхностью «и» секции 10 гидрозащиты (фиг.4, 12), а с другой стороны упором торца «д» в соответствующую торцевую поверхность «к» гидрозащиты 10 (фиг.4, 12). Кабель-удлинитель 5 питания электродвигателя ЭЦН укладывают в паз 2 и крепят к элементу 1 коробообразным элементом 6 с отбортовками 7 посредством болтов 8 и пружинных шайб 19. В отбортовках 7 выполнены крепежные отверстия под болты 8. К элементу 1 посредством болтов 9 и пружинных шайб 20 через отверстия прикреплен второй скобообразный элемент 4, внутренняя поверхность которого выполнена аналогично внутренней поверхности элемента 1 и охватывает как шейку насосной секции, так и шейку секции гидрозащиты. Коробообразный элемент 6 установлен в поперечном пазу 3 элемента 1. На элементе 1 выполнены наклонные фаски 21 и 22 (фиг.9, 11). Пазы 3 и 2 на наружной поверхности элемента 1 выполнены взаимно перпендикулярными. Высота коробообразного элемента 6 меньше глубины пазов 2 и 3. Между сопрягаемыми поверхностями элементов 1 и 4 имеется зазор 23, который служит для регулировки усилия болтов 9 и позволяет устанавливать протектолайзер как на шейку секции насоса, так и на шейку секции гидрозащиты. Для исключения контакта штуцера 13 (фиг.12) с элементом 4 протектолайзера в нем выполнен вырез 24 (фиг.12). Компоновка предлагаемого узла крепления протектолайзера (фиг.7) включает n-ю секцию 25 насоса, к которой кабель-удлинитель 5 крепится протектолайзером 30, первую секцию 26 насоса, к которой кабель крепится протектолайзером 31, входной модуль 27, гидрозащиту 28, к которой кабель крепится протектолайзером 32, и электродвигатель 29.
Предлагаемое изобретение работает следующим образом. Для установки протектолайзера на шейку гидрозащиты или шейку насосной секции элемент 1 отделяется от элемента 4 и коробообразного элемента 6, для чего вывертывают невыпадающие болты 8 и болты 9. После этого собирают электродвигатель и гидрозащиту или секцию насоса. Затем устанавливают элемент 1 на шейку 10 или 18 над нижним фланцем гидрозащиты или секции насоса, совместив продольный паз 2 в элементе 1 с кабелем-удлинителем 5. Устанавливают второй скобообразный элемент 4 на шейку 10 или 18 с обратной стороны и завертывают невыпадающие винты 9 до упора. В зависимости от того, какой габарит имеют шейки 10 или 18, величина зазора 23 (фиг.2) будет различной. После этого закрепляют кабель-удлинитель 5 на элементе 1 коробообразным элементом 6, установив его в поперечный паз 3 элемента 1, совмещают отверстия в элементах 6 и 1 и ввертывают винты 8 в резьбовые отверстия элемента 1 до упора. Наклонные фаски 21 и 22 на элементе 1 протектолайзера снижают ударные нагрузки на стыках труб при спуско-подъемных операциях.
Группа изобретений представляет собой узел крепления протектолайзера к шейкам насосной секции или гидрозащиты (фиг.7), который может использоваться для крепления кабеля-удлинителя к шейке насосной секции и к шейке гидрозащиты двигателя на насосной установке фирмы «REDA». Изобретения позволяют повысить надежность устройства для крепления силового кабеля к элементам ЭЦН, предотвратить контакт уязвимых элементов конструкции со стыками и внутренней поверхностью обсадных труб при спуско-подъемных операциях, уменьшить габариты устройства и его поперечное сечение, облегчить и упростить монтаж, исключить продольное перемещение протектолайзера и его проворот вокруг продольной оси. Протектолайзер предлагаемой конструкции рассчитан на многократное использование. Универсальность устройства достигается установкой единого устройства (протектолайзера) как на секции насосов, так и на гидрозащиту в отличие от существующих импортных устройств, которые комплектуются индивидуальными протектолайзерами как на насосных секциях, так и на гидрозащите, и они не взаимозаменяемы.