Устройство для защиты и крепления кабеля к трубам
Изобретение относится к предохранительным устройствам кабельных линий питания погружных электродвигателей, используемых в качестве приводов центробежных насосов для добычи нефти и других пластовых жидкостей. Технический результат – повышение надежности устройства для защиты и крепления кабеля к трубе. Устройство для защиты и крепления кабеля к трубам содержит корпус со слотом для кабеля, по краям боковых стенок корпуса размещены хомуты, один конец которых шарнирно закреплен на первой боковой стенке корпуса, другой конец хомутов шарнирно соединен с соответствующим замком. Замки содержат соединительные петли с выступами, а хомуты выполнены с соответствующими выступам выемками и упорным выступом, другой конец замков содержит выступы для создания жесткой связи со вторым краем боковой стенки корпуса при стягивании замка и корпуса болтом, завинчиваемым в гайку, установленную в пазу с удерживающими выступами, выполненными в замке. 4 з.п. ф-лы, 12 ил.
Изобретение относится к предохранительным устройствам кабельных линий питания погружных электродвигателей, используемых в качестве приводов центробежных насосов для добычи нефти и других пластовых жидкостей, линий управления различными скважинными инструментами, сигнальных кабелей, трубопроводов для жидкости или пара или химических элементов, волоконно-оптических линий, шлангокабелей, и может быть использована в нефтяной и газовой промышленности для крепления и защиты различных кабельных линий к насосно-компрессорным трубам (НКТ), эксплуатационным и обсадным трубам.
Известно устройство для крепления силового кабеля к насосно-компрессорным трубам, использованное в колоннах насосно-компрессорных труб, 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 (Патент РФ № 859594, Кл. Е21В 17/10, пр. 06.12.1978 г.).
Недостатками данного устройства являются невозможность его повторного использования из-за отложения парафина и солей на пружинах с упорами, а также низкая надежность в эксплуатации из-за больших ударных нагрузок при спуско-подъемных операциях, которые ведут к раскрытию корпуса и заклиниванию устройства 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, окна для фиксации устройства на нижнем и верхнем 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, причем соотношение высоты окна и ширины крышки превышает 2:1 (патент РФ №2108439, Кл. Е21В 17/00, пр. 20.08.1996 г.).
Недостатком данного устройства является низкая надежность из-за возможности разрушения узлов крепления крышек и винтов вследствие контакта элементов устройства со стенками и стыками эксплуатационных труб при спуско-подъемных операциях. Недостатком устройства также является большое поперечное сечение, что уменьшает свободное сечение скважины и затрудняет переток скважинной жидкости при спуско-подъемных операциях.
Наиболее близким к заявляемому (прототипом) является устройство для защиты и крепления кабеля к трубам. Применяется для различных труб, в том числе таких как лайнеры - потайные колонны, хвостовики. Устройство для защиты и крепления кабеля к трубам состоит из 3-х частей, одна из которых предназначена для резьбовых соединений: - планка; - слот под кабель (канал для кабеля); - слот и планка, соединяющаяся хомутами, которые для облегчения соединения позволяет задать несколько степеней свободы. Планка со слотами соединяются посредством резьбовых соединений. (см. US 2018/0355679 A1, кл. Е21В 17/10, опуб.13.12.2018 г.).
Недостатком известного устройства является низкая надежность конструкции во время эксплуатации и большой габарит вследствие наружного расположения болтового соединения, что также увеличивает вероятность застревания в скважине и затрудняет переток скважинной жидкости.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности устройства для защиты и крепления кабеля к трубе.
Технический результат достигается предлагаемым устройством для защиты и крепления кабеля к трубе, которое содержит корпус со слотом для кабеля, по краям боковых стенок корпуса размещены хомуты, один конец которых шарнирно закреплен на первой боковой стенке корпуса, другой конец хомутов шарнирно соединен с соответствующим замком, при этом замки содержат соединительные петли с выступами, а хомуты выполнены с соответствующими выступам выемками и упорным выступом, другой конец замков содержит выступы для создания жесткой связи со вторым краем боковой стенки корпуса при стягивании замка и корпуса болтом, завинчиваемым в гайку, установленную в пазу с удерживающими выступами, выполненными в замке.
Устройство характеризуется также тем, что в средней части второго края боковой стенки выполнены выемки для фиксации болтов. Паз с удерживающими гайку выступами выполнен в средней части каждого замка. Каждый замок в верхней и нижней части выполнен с уклоном менее 30 градусов.
Патентуемое решение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан вид устройства, на фиг.2 показан вид сбоку устройства, на фиг.3 - гайка, на фиг.4 - соединение замка с хомутом, вид А , на фиг.5 - замок, на фиг.6 - соединение замка с хомутом, вид В, на фиг.7 - устройство для защиты и крепления кабеля к насосно-компрессорной трубе, в раскрытом состоянии, на фиг.8 - монтаж устройства для защиты и крепления кабеля к насосно-компрессорной трубе, вид сверху, на фиг.9 - монтаж устройства для защиты и крепления кабеля к насосно-компрессорной трубе в сборе, вид сбоку, на фиг.10 - устройство для защиты и крепления кабеля к насосно-компрессорной трубе в сборе, вид сбоку, на фиг.11 - устройство для защиты и крепления кабеля к насосно-компрессорной трубе в сборе, разрез А-А фиг.10, на фиг.12 - устройство для защиты и крепления кабеля к насосно-компрессорной трубе в сборе, разрез В-В фиг.10.
Устройство для защиты и крепления кабеля к трубам включает в себя два замка 1, два хомута 2 и корпус со слотом для кабеля 3. Хомуты 2 размещены по краям боковых стенок корпуса 3, причем один конец хомутов 2 шарнирно закреплен на первой боковой стенке корпуса 3, другой конец хомутов 2 шарнирно соединен с соответствующим замком 1, при этом замки 1 содержат соединительные петли 10 с выступами 11, а хомуты 2 выполнены с соответствующими выступам выемками 16 и упорным выступом с отверстием 15, другой конец замков 1 содержит выступы 12 для создания жесткой связи со вторым краем боковой стенки корпуса 3 при стягивании замка 1 и корпуса 3 болтом 5, завинчиваемым в гайку 4 с резьбовым отверстием 7 и выемками 8 (см. фиг.3), установленную в пазу с удерживающими выступами 9, выполненными в замке 1.
Гайку 4 устанавливают в замок 1 с внутренней стороны совмещением выемок 8 с выступами 9. После установки в замок 1 гайку 4 поворачивают (фигура 5). После завинчивания болта 5 в гайку 4 выступы 9 удерживают болтовое крепление от выпадения из замка 1. При этом гайка 4 ограничена в движении в замке 1 и может только вращаться вокруг своей оси.
Удерживание гайки 4 выступами 9 замка 1 позволяет уменьшить общий габаритный диаметр устройства, сделав минимальным зазор между креплением болта 5 с круглой гайкой 4 и трубой 19, на которую одевается устройство. Болтовое соединение плотно прилегает к трубе за счет минимального расстояния между гайкой 4 и трубой 19 (фигура 12), что повышает надежность конструкции.
За счет выполнения в верхней и нижней части замка 1 уклонов 13, в пределах от 10 до 35 градусов (фигура 9), исключается зацепление устройства при спуско-подъемных операциях в скважине, что повышает надежность конструкции.
Установка гайки 4 изнутри замка 1 дает гладкую поверхность снаружи (фиг. 7,8,9,10), что исключает зацепление устройства при спуско-подъемных операциях в скважине, т.е. повышает надежность конструкции.
Фигуры 4,5,6,7,8,9,11 - замок 1 содержит соединительные петли 10 с выступами 11для создания жесткой связи с хомутом 2 при установке на трубу 19. При установке устройства на трубу 19 выступы 11 замка 1 попадают в выемки 16 хомута 2 и препятствуют произвольному открытию устройства на трубе, образуя между собой угол более 200 градусов, препятствующий произвольному спаданию устройства с трубы 19. Расположение выступов 11 соединительных петель 10 замков 1 в выемках 16 хомутов 2 позволяет улучшить эргономику устройства и облегчить монтаж-демонтаж. При установке на трубу 19 устройство зацепляется за трубу 19 замком 1 и хомутом 2 так как выступы 11 размещенные в выемках 16 препятствуют произвольному раскрытию, и устройство можно отпустить и не придерживать рукой. После этого можно заправить кабель 21 в защитный слот 3 и застегнуть устройство, прижав слот 3 к трубе 19 с кабелем 21 и накинув болты 5 в выемки 17, расположенные в слоте 3, что повышает надежность соединения между собой замка 1 и хомута 2, образуя между собой дополнительные поперечные связи.
Фигуры 5,7,8,9,11 - замок 1 содержит выступы 12 для создания жесткой связи с корпусом 3 при стягивании замка 1 и корпуса 3 болтами 5. Расположение выступов 12 замков 1 в выемках корпуса 3 позволяет повысить надежность соединения между собой замка 1 и корпуса 3, образуя между собой дополнительные поперечные связи. При этом выступы 12 замка 1 закрывают болт 5 от потока скважинной жидкости в кольцевом пространстве, защищая тем самым болт 5 от эрозии.
Фигуры 6,12 - болт 5 имеет на конце выемку 18. После установки болта 5 в гайку 4 замка 1 болт 5 развальцовывается, обеспечивая невыпадающее соединение, что обеспечивает надежность соединения. Расположение выемки 18 в болте 5 позволяет защитить соединение от выпадения болта 5 из гайки 4.
Фигуры 4,6 - хомут 2 содержит петли 14 по краям и соединяет замок 1 и корпус 3 посредством шпилек 6. Хомут 2 содержит упорный выступ 15 с отверстием. Данным выступом 15 устройство упирается в муфту 20 трубы 19 с двух противоположных сторон. После установки соединительных шпилек 6, их загибают по направлению к трубе 19 и прячут в габарите муфты 20, обеспечивая защиту соединительной шпильки 6 от выпадения.
Замок 1, хомут 2 и корпус со слотом для кабеля 3 данной конструкции являются универсальными элементами и их можно устанавливать на трубы различного диаметра, регулируя размер устройства соединительными хомутами 2.
1. Устройство для защиты и крепления кабеля к трубам, характеризующееся тем, что содержит корпус со слотом для кабеля, по краям боковых стенок корпуса размещены хомуты, один конец которых шарнирно закреплен на первой боковой стенке корпуса, другой конец хомутов шарнирно соединен с соответствующим замком, при этом замки содержат соединительные петли с выступами, а хомуты выполнены с соответствующими выступам выемками и упорным выступом, другой конец замков содержит выступы для создания жесткой связи со вторым краем боковой стенки корпуса при стягивании замка и корпуса болтом, завинчиваемым в гайку, установленную в пазу с удерживающими выступами, выполненными в замке.
2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что в средней части второго края боковой стенки корпуса со слотом для кабеля выполнены выемки для фиксации болтов.
3. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что паз с удерживающими гайку выступами выполнен в средней части каждого замка.
4. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что каждый замок в верхней и нижней части выполнен с уклоном от 10 до 35 градусов.
5. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что наружные края боковой стенки замкового соединения корпуса со слотом для кабеля выполнены с уклоном от 10 до 35 градусов.
