ПОЯС КРЕПЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ КАБЕЛЯ
BELT OF CABLE FIXATION AND PROTECTION

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли и может быть использовано для защиты кабеля или кабеля с капиллярной трубкой, или кабеля и капиллярной трубки, одновременно спускаемых в скважину, от механических повреждений в процессе спускоподъемных операций (СПО) насосно-компрессорных труб (НКТ), может использоваться в электротехнике и других областях.
В современной нефтяной промышленности задача крепления токоподводящего кабеля и его защиты от механических повреждений при спускоподъемных операциях решается с помощью различных устройств Известно, например, устройство защиты силового кабеля в скважине (патент RU на ПМ 57337, Е21В 17/10, 2006.01). Данное устройство имеет сложную конструкцию, не обеспечивает возможности безопасного спуска в скважину дополнительного кабеля, например геофизического для глубинных исследований, также не обеспечивается центровка колонны НКТ как при СПО, так и при стационарном расположении НКТ в скважине, что обуславливает повышенный контактный износ НКТ, ненадежность в процессе эксплуатации, трудоемкость монтажа и обусловленные этим высокие капитальные затраты по ремонту скважин.
Наиболее близким по некоторым признакам к предлагаемому устройству является пружинный протектор для крепления силового кабеля к колонне насосно-компрессорных труб, содержащий корпус удлиненной формы с продольным пазом для размещения в нем кабеля, две зажимные скобы, расположенные с двух концов корпуса и огибающие трубы, при этом каждая скоба с одной стороны шарнирно соединена с корпусом, а другая связана с корпусом посредством замкового механизма (патент RU на ПМ 85935, Е21В 17/00, 2006.01). Пружинный протектор вышеописанной конструкции не обеспечивает надежного крепления кабеля вследствие отсутствия механизма, защищающего протектор от проворота на трубе, имеет ненадежную конструкцию замкового механизма и не обеспечивает защиту и крепление кабеля разных типоразмеров.
Задачей изобретения является повышение надежности защиты и крепления кабеля, расширение технологических возможностей и обеспечение защиты и крепления кабеля разных типоразмеров.
Поставленная задача решается за счет того, что пояс крепления и защиты кабеля содержит корпус с продольной полостью для укладки кабеля, зажимную скобу, шарнирно соединенную с корпусом согласно изобретению
- на внутренней поверхности корпуса или(и) зажимной скобы имеются, как минимум, два сухаря для взаимодействия с наружной поверхностью трубы и исключения осевого сдвига и проворота пояса крепления и защиты кабеля относительно трубы,
- корпус содержит отбойные выступы для исключения заклиниваний при взаимодействии пояса крепления и защиты кабеля с выступающими элементами на внутренней поверхности эксплуатационной колонны (в местах соединения труб) при СПО,
- в продольной полости для укладки кабеля содержится пружинный механизм, включающий в себя подвижную в поперечном направлении продольной полости каретку в сборе с накладкой из упругого материала,
- ширина и глубина продольной полости для укладки кабеля выполнены достаточными для укладки наибольшего по сечению кабеля из диапазона типоразмеров кабеля, применяемого для данного пояса крепления и защиты кабеля,
- замковый механизм, содержит защелку, выполненную в виде пластины с двумя проушинами по краям, посредством одной из которых защелка шарнирно соединена с корпусом, петлю в виде прямоугольной рамки с двумя параллельными прямолинейными участками и двумя параллельными радиусными участками, выполненными с радиусом, меньшим или равным радиусу зажимаемой трубы, одним из прямолинейных участков петля шарнирно закреплена с одной из проушин защелки, а другим взаимодействует с зацепом зажимной скобы,
- для облегчения монтажа в защелке предусмотрено монтажное отверстие,
- замковый механизм защищен от самопроизвольного открытия усилием пружинных элементов на корпусе и зажимной скобе, за счет того, что центральная ось прямолинейного участка петли, шарнирно соединенного с проушиной защелки, при закрытии смещается в сторону трубы относительно прямой, проходящей перпендикулярно через центральную ось шарнира, соединяющего защелку с корпусом, и центральную ось, проходящую через прямолинейный участок петли, взаимодействующий с крючком зажимной скобы,
- во время СПО выступающие части пояса крепления и защиты кабеля контактируют с поверхностью эксплуатационной колонны только по одному из наружных ребер продольной полости для укладки кабеля и муфтой, за счет того, что все остальные выступающие участки пояса крепления и защиты кабеля вписаны в цилиндр, образованный внутренней поверхностью эксплуатационной колонны.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан пояс крепления и защиты кабеля, на фиг.2 показан пояс крепления и защиты кабеля в разрезе, на фиг.3 - трубы с муфтой и кабелем, прикрепленным к трубам посредством двух поясов крепления и защиты кабеля.
Пояс крепления и защиты кабеля содержит корпус 1 с продольной полостью 2 для укладки кабеля, зажимную скобу 3, шарнирно соединенную с корпусом 1, каретку 4, в отверстии которой установлена ось 5, взаимодействующая с двумя сквозными продолговатыми отверстиями 6 на боковых стенках корпуса 1, образующих продольную полость 2 для укладки кабеля в корпусе 1. На поверхности каретки 4 со стороны, обращенной к оси трубы 7, выполнены фигурные пазы 8, например, типа ласточкиного хвоста. В фигурные пазы 8 установлена накладка 9, выполненная из упругого материала, например резины, для прижатия кабеля к трубе без его деформации. Накладка имеет поперечные выступы 10 в виде зубьев на поверхности со стороны, контактирующей с кабелем, для взаимодействия с ним, а на противоположной стороне - фигурные выступы 11 с конфигурацией, соответствующей конфигурации фигурных пазов 8 в каретке 4 для соединения с ней. Корпус 1 выполнен из упругодеформируемого материала и содержит пружинный элемент 12, сформированный сквозным криволинейным пазом 13 в продольной полости 2 для укладки кабеля. Образованные криволинейным пазом 13 пружинные лепестки 14 подогнуты к оси трубы 7 для взаимодействия с кареткой 4 в сборе с осью 5 и накладкой 9 и гарантированного прижатия кабеля к трубе. Зажимная скоба 3 выполнена из упругодеформируемого материала в виде полухомута, огибающего трубу, и содержит пружинный элемент 15, сформированный сквозным криволинейным пазом 16, образующим пружинные лепестки 17, подогнутые в сторону оси трубы 7 для взаимодействия с трубой и создания отжимающего усилия, направленного от трубы. На одном крае зажимной скобы 3 выполнена проушина 18, посредством которой она шарнирно соединена с корпусом 1, а на противоположном крае выполнен радиусный крючок 19, взаимодействующий с замковым механизмом 20, включающим в себя защелку 21, выполненную в виде пластины с монтажным отверстием 22 и двумя проушинами по краям, посредством одной из которых защелка 21 шарнирно соединена с корпусом 1, петлю 23 в виде прямоугольной рамки с двумя параллельными прямолинейными участками и двумя параллельными радиусными участками, выполненными с радиусом, меньшим или равным радиусу зажимаемой трубы. Одним из прямолинейных участков петля 23 шарнирно закреплена с одной из проушин защелки 21, а другим взаимодействует с крючком зажимной скобы 3. К внутренней поверхности корпуса 1 или(и) зажимной скобы 3 прикреплены, как минимум, два сухаря 24, прикрепленных, например, заклепками 25. На поверхности сухарей 24 со стороны, обращенной к оси трубы 7, выполнены зубья 26 для взаимодействия с наружной поверхностью зажимаемой трубы и защиты пояса крепления в сборе с кабелем от осевого сдвига и проворота относительно трубы. На торцевых поверхностях корпуса 1 на радиусных участках продольной полости для укладки кабеля 2 предусмотрены четыре отбойных выступа 27, выполненных в виде сферических фасок, исключающих заклинивания пояса крепления и защиты кабеля с выступающими элементами на внутренней поверхности эксплуатационной колонны (в местах соединения труб) при СПО.
На фиг.3 показаны трубы 28 с муфтой 29 и кабелем 30, прикрепленным к трубам 28 посредством двух поясов крепления и защиты кабеля 30.
Пояс крепления и защиты кабеля работает следующим образом.
При спуске в скважину труб 28 с муфтами 29 и кабелем 30 на дневной поверхности после ввинчивания трубы 28 в муфту 29 в продольную полость 2 для укладки кабеля, расположенную на корпусе 1, заводят кабель 30, после чего пояс надевают на трубу 28 выше или ниже муфты 29 перпендикулярно оси трубы 7, так чтобы кабель 30 прижимался к трубе 28, после чего закрывают зажимную скобу 3, накидывают петлю 23 па крючок 19 и защелкивают защелку 21. Для удобства монтажа применяют монтажку, вставив се в имеющееся на защелке 21 монтажное отверстие 22.
Во время СПО выступающие части пояса крепления и защиты кабеля, в зависимости от центровки колонны труб в скважине, контактируют с поверхностью эксплуатационной колонны только по одному из наружных ребер продольной полости 2 для укладки кабеля и муфтой 29, за счет того, что все остальные выступающие участки пояса крепления и защиты кабеля вписываются в цилиндр, образованный внутренней поверхностью эксплуатационной колонны. Сухари, прикрепленные к корпусу или зажимной скобе, взаимодействуют с наружной поверхностью спускаемых труб, исключая осевой сдвиг и проворот пояса крепления и защиты кабеля относительно трубы, а наличие каретки, подпружиненной пружинным элементом в корпусе 1, позволяет прижимать кабель любого типоразмера к трубе с достаточным для удержания от соскальзывания кабеля усилием.
Замковый механизм после закрытия защищен от самопроизвольного открытия усилием пружинных элементов на корпусе и зажимной скобе, за счет того, что центральная ось прямолинейного участка петли, шарнирно соединенного с проушиной защелки, при закрытии смещается в сторону трубы относительно прямой, проходящей перпендикулярно через центральную ось шарнира, соединяющего защелку с корпусом и центральную ось, проходящую через прямолинейный участок петли, взаимодействующий с крючком зажимной скобы.
Демонтаж пояса крепления и защиты кабеля производят в обратном порядке.
Положительный эффект от применения пояса крепления и защиты кабеля может быть получен за счет удобства монтажа, надежности в процессе эксплуатации, возможности применения для кабеля с разными типоразмерами, низкой металлоемкости и высокой ремонтопригодности и обусловленные этим низкие капитальные затраты по ремонту скважин.
Источники информации
1. ООО «Чайковский завод металлических конструкций» (RU) // «Кожух защиты погружного кабеля» // Патент RU на ПМ 57337, Е21В 17/10 // Опубл. 27.12.2009. Бюл. №36.
2. ООО «ТЮМЕНЬСИБМАШ» (RU) // «Пружинный протектор» // Патент на ПМ RU 85935, Е21В 17/00 // Опубл. 20.08.2009. Бюл. №23