ПРОТЕКТОЛАЙЗЕР УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ДЛЯ ЗАЩИТЫ КАБЕЛЬНОГО УДЛИНИТЕЛЯ К ПОГРУЖНОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКЕ Российский патент 2010 года по МПК E21B17/00 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для крепления кабельного удлинителя к секциям насоса и гидрозащиты погружного электроцентробежного насоса (ЭЦН) в скважинах.

Известен «Протектор для крепления электрического кабеля к погружной насосной установке» (патент ПМ RU №47043, Е21В 17/00, опубл. Бюл. №31 от 08.10.2005 г.), состоящий из двух частей, шарнирно связанных между собой для охвата погружной насосной установки в зоне кольцевого зазора, разъемного соединения, элементы которого расположены на свободных концах упомянутых частей корпуса, и защитного средства, установленного на одной из частей корпуса с возможностью схватывания электрического кабеля и прижатия его к корпусным частям погружной насосной установки, отличающийся тем, что, по меньшей мере, на одной из сторон корпуса выполнены углубления для размещения крепежных и/или выступающих элементов погружной насосной установки с возможностью фиксирования углового перемещения протектора.

Недостатками данного протектора являются узкие технологические возможности, связанные с возможностью его использования только для захвата кольцевого (цилиндрического) зазора погружной насосной установки и только определенного типоразмера, при этом не обеспечивается фиксация от перемещений кабельного удлинителя с различным поперечным сечением из-за упора на крепежные детали, что может привести к перетиранию кабельного удлинителя о корпус насоса и, следовательно, аварийной ситуации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Протектолайзер для защиты кабельного удлинителя погружной насосной установки» (патент RU №2313652, Е21В 17/02, опубл. Бюл. №36 от 27.12.2007 г.), содержащий двухдетальный корпус, состоящий из шарнирно сочлененных между собой крышки и захвата, разъемное замковое соединение с крепежными элементами и защитный хомут, отличающийся тем, что корпус протектолайзера выполнен с возможностью посадки как на цилиндрическую, так и на шестигранную шейку основания насоса и гидрозащиты, причем фиксация от углового перемещения при использовании основания с круглой шейкой обеспечивается проточкой в крышке протектолайзера путем посадки на лыску фланца основания насоса, а защитный хомут крепится на крышке винтами с радиальным зазором, обеспечивающим фиксацию кабельного удлинителя различного поперечного сечения от продольного перемещения.

Недостатками данного протектолайзера являются узкие технологические возможности, связанные с возможностью его использования только для захвата цилиндрической и шестигранной шейки насосной установки только определенного типоразмера, причем цилиндрические шейки охватываются из-за малой площади контакта с возможностью небольшого зазора (в предела зазоров между проточками крышки и лыской фланца основания насоса), что может привести к перетиранию кабельного удлинителя о корпус насоса и, следовательно, аварийной ситуации.

Технической задачей разработки является создание универсального протектолайзера с возможностью использования с различными типоразмерами насосов, гидрозащит и кабельных удлинителей, обеспечивая его надежную фиксацию и защиту.

Техническая задача решается протектолайзером универсальным для защиты кабельного удлинителя к погружной насосной установке, содержащим двухдетальный корпус, выполненный с возможностью посадки как на цилиндрическую, так и шестигранную шейку основания насоса и гидрозащиты и состоящий из шарнирно сочлененных между собой крышки с проточкой под лыску фланца основания насоса и захвата, разъемное замковое соединение с крепежными элементами, выполненного в виде болта, зажимающего крышку и захват, вставленного в отверстие крышки или захвата и ввернутого в резьбу соответственно захвата или крышки, и защитный хомут, крепящийся на крышке винтами с регулируемым радиальным зазором.

Новым является то, что габаритные размеры корпуса выполнены соответствующими минимальному типоразмеру насосной установки, при этом ребра граней, обращенные к шейке насоса и гидрозащиты, как минимум, захвата оснащены технологическими выборками любой формы, а грани крышки - цилиндрическими выборками с диаметром, не превосходящим диаметр шейки основания насоса и гидрозащиты минимального типоразмера, причем грани крышки и захвата, не расположенные в местах шарнирного соединения и стыка, по длине между ребрами превосходят аналогичную длину у шестигранной шейки основания насоса и гидрозащиты максимального типоразмера, а грани крышки и захвата, расположенные в местах шарнирного соединения и стыка, по длине между ребрами меньше аналогичной длины шестигранной шейки основания насоса и гидрозащиты минимального типоразмера, при этом отверстие замкового соединения в крышке или за хвате выполнено в виде радиальной проточки, в которую вставлен болт с возможностью ограниченного поворота относительно своей головки.

Новым является также то, что болт замкового соединения выполнен сменным, подбираемым по длине в зависимости от типоразмера шейки основания насоса и гидрозащиты.

Новым является также то, что под защитным хомутом размещена сменная вставка, устанавливаемая под кабельный удлинитель, с тарированной толщиной, подбираемой под соответствующий типоразмер лыски фланца основания насоса и гидрозащиты.

На Фиг.1 изображена схема установки протектолайзера на шейки основания насоса и гидрозащиты.

На Фиг.2 изображен протектолайзер сбоку.

На Фиг.3 изображен протектолайзер вид А.

На Фиг.4 изображен протектолайзер вид сверху.

На Фиг.5 изображен протектолайзер в разрезе А-А.

На Фиг.6 изображена схема установки протектолайзера на различные типоразмеры и формы шеек насосов и гидрозащит в поперечном сечении.

Протектолайзер 1 (фиг.1) устанавливается на шейки 2 между секциями насоса 3, между насосом 3 и входным устройством 4 и между гидрозащитой 5 и электродвигателем 6 насоса 3 для фиксации и защиты кабельного удлинителя 7, подходящего к электродвигателю 6, при спуске и работе погружной насосной установки в скважине (не показана).

Протектолайзер 1 универсальный для защиты кабельного удлинителя 7 к погружной насосной установке содержит двухдетальный корпус (фиг.2 и 3), состоящий из сочлененных шарниром 8 между собой крышки 9 с проточкой 10 под лыску фланца (не показана) основания насоса 3 (фиг.1) или гидрозащиты 5 и захвата 11 (фиг.3) и выполненный с возможностью посадки как на цилиндрическую, так и шестигранную шейку 2 (фиг.6) основания насоса 3 (фиг.1) и гидрозащиты 5, разъемное замковое соединение с крепежными элементами, выполненными в виде болта 12 (фиг.5), зажимающего крышку 9 и захват 11, вставленного в отверстие 13 крышки 9 или захвата 11 (на фиг.5 не показан) и ввернутого в резьбу 14 соответственно захвата 11 или крышки 9 (на фиг.5 не показана), и защитный хомут 15, крепящийся на крышке винтами 16 с регулируемым радиальным зазором Н.

Габаритные размеры корпуса протектолайзера 1 (фиг.5) выполнены соответствующими минимальному типоразмеру насосной установки (⌀ 118 мм, максимальной толщиной крышки 9: 109 или 112 мм, минимальной толщиной захвата 11: 48 или 83, в зависимости от минимальных начальных размеров шеек 2, выпускаемого оборудования). Ребра граней шестигранной призмы протектолайзера 1, обращенные к шейке 2 насоса 3 (фиг.1) и гидрозащиты 5, как минимум, захвата 11 (фиг.3) оснащены технологические выборками 17 любой формы, а грани крышки 9 - цилиндрическими выборками 18 с диаметром, не превосходящим диаметр шейки 2 (фиг.6, а) основания насоса 3 (фиг.1) и гидрозащиты 5 минимального типоразмера. Грани крышки 9 (фиг.6, г) и захвата 11, не расположенные в местах шарнирного соединения и стыка, по длине L между ребрами превосходят аналогичную длину I у шестигранной шейки 2 основания насоса 3 (фиг.1) и гидрозащиты 5 максимального типоразмера. Грани крышки 9 (фиг.6, в) и захвата 11, расположенные в местах шарнирного соединения и стыка, по длине L1 между ребрами меньше аналогичной длины I1 шестигранной шейки 2 основания насоса 3 (фиг.1) и гидрозащиты 5 минимального типоразмера (фиг.6, в). Отверстие 13 (фиг.5) замкового соединения в крышке 9 или захвате 11 выполнено в виде радиальной проточки, в которую вставлен болт 12 с возможностью ограниченного поворота относительно своей головки (например, благодаря сферическому основания головки или шайбы 19, подкладываемой под головку болта 12, с конусной поверхностью, обращенной к крышке 9 протектолайзера 1 и т.п.).

Болт 12 замкового соединения выполнен сменным, подбираемым по длине в зависимости от типоразмера шейки 2 основания насоса 3 (фиг.1) и гидрозащиты 5.

Под защитным хомутом 15 (фиг.5) может быть размещена сменная вставка 20, устанавливаемая под кабельный удлинитель 7 (фиг.1), с тарированной толщиной h (фиг.5), подбираемой под соответствующий типоразмер лыски фланца 2 основания насоса 3 (фиг.1) и гидрозащиты 5.

Протектолайзер работает следующим образом.

Во время сборки погружной насосной установки на шейки 2 (фиг.1) между секциями насоса 3, между насосом 3 и входным устройством 4 и между гидрозащитой 5 и электродвигателем 6 насоса 3 устанавливается протектолайзер 1. Для чего крышку 9 и захват 11 (фиг.2) разводят в стороны, поворачивая вокруг шарнира 8 (фиг.3), и надевают на шейки 2 (фиг.1) насоса 3 или гидрозащиты 5. После чего сводят крышку 9 (фиг.5), устанавливаемую так, чтобы лыска фланца основания насоса 3 (фиг.1) или гидрозащиты 5 совпадала с проточкой 10 (фиг.5), и захват 11 фиксирует разъемное замковое соединение болтом 12, вставленным в отверстие 13 и закручиваемым в резьбу 14. Для исключения потери или выпадения болта 12 из отверстия 13 он может быть оснащен технологической шайбой 21. При этом болт 12 может быть выполнен и сменным (для больших типоразмеров большей длинны, для меньших - меньшей), если для минимальных типоразмеров погружной насосной установки болт 12 выходит за максимально допустимые габариты протектолайзера 1.

Так как протектолайзер 1 рассчитан на работу с различными типоразмерами шеек 2 (фиг.6) и выполнен для минимального типоразмера, то уровень 22 (фиг.5) выборки 10 может не совпасть с уровнем лыски фланца основания насоса 3 (фиг.1) или гидрозащиты 5. Для выравнивания этих поверхностей и для исключения изгибающих нагрузок на кабельный удлинитель 7 под защитным хомутом 15 (фиг.5) размещают сменную вставку 20, устанавливаемую под кабельный удлинитель 7 (фиг.1) и подбираемую под соответствующий типоразмер лыски фланца 2 основания насоса 3 (фиг.1) и гидрозащиты 5. Вставка 20 (фиг.5) может быть любой формы (например, скобы, пластины, Г-образной и т.п. - последние на фиг.5 не показаны), но с тарированной толщиной h под кабельным удлинителем 7 (фиг.1). Наличие такой вставки 20 (фиг.5) исключает перетирание защитного покрытия кабельного удлинителя 7 (фиг.1) при вибрациях, возникающих во время работы погружной насосной установки.

После установки протектолайзеров 1 в их выборках 10 размещают кабельный удлинитель 7 (фиг.1), который притягивают к крышке 9 (фиг.4 и 5) и фиксируют при помощи винтов 16 защитным хомутом 15. Радиальный зазор Н между защитным хомутом 15 и крышкой 9 (или вставкой 20) благодаря винтам 16 может регулироваться в пределах (обычно от 9 до 16,5 мм), достаточных для установки кабельного удлинителя 7 (фиг.1) любой применяемой ширины и толщины (В×Н: max типоразмер у кабеля марки КППБП 3×10 составляет 33,8×13,6 мм; min типоразмер у ЭПОП 3×10 - 29,2×11,8 мм).

Несмотря на наличие технологических проточек 23 (фиг.3), 24 (фиг.2) и выступов 25 (фиг.2 и 3), так как установка рассчитана на различные типоразмеры погружной насосной установки, то эти выборки 23 и 24 и выступы 25 протектолайзера 1 садятся на технологические элементы шейки 2 (фиг.1) (например, установочные болты, фланцы, технологические проточки и т.п. - на фиг.1 не показаны) основания насоса 3 и гидрозащиты 5 с возможностью незначительного поворота в пределах допуска на изготовление, что при вибрациях в ходе работы погружной насосной установки может привести к нарушению элементами протектолайзера 1 защитного покрытия кабельного удлинителя 7 и, как следствие, аварийной ситуации, требующей подъема погружной насосной установки и замены поврежденного участка кабельного удлинителя 7.

Для исключения этих недостатков при посадке на круглые шейки 2 оснований насоса 3 и гидрозащиты 5 на гранях крышки 9 (фиг.6, а и б) выполнены цилиндрические выборки 18 с диаметром, не превосходящим диаметр шейки 2 (фиг.6, а) минимального типоразмера. В результате при охвате шейки 2 минимального типоразмера (⌀ 58 мм) контакт с крышкой 9 происходит не по линии 27, как в захвате 11, а по поверхности цилиндрических выборок 18, в результате протектолайзер 1 более надежно крепится на шейке 2. При охвате цилиндрической шейки 2 (фиг.6, б) большего размера вплоть до максимального (⌀ 80 мм) кромки 28 цилиндрических выборок 18 врезаются в поверхность шейки 2, так как материал крышки 9 протектолайзера 1 более твердый, чем материал шейки 2, но незначительно, так как разница по диаметру между максимальным и минимальным типоразмерами в зоне контакта по цилиндрической выборки 18 небольшая (не более 0,4 мм), что позволяет надежно крепить протектолайзер 1 на цилиндрической шейке 2 во всем диапазоне типоразмеров.

Для исключения этих недостатков при посадке на шестигранные шейки 2 (фиг.6, в и г) оснований насоса 3 (фиг.1) и гидрозащиты 5 ребра граней шестигранной призмы протектолайзера 1, обращенные к шейке 2 насоса 3 (фиг.1) и гидрозащиты 5, как минимум, захвата 11 (фиг.3) оснащены технологические выборками 17 любой формы. В результате при охвате шестигранной шейки 2 (фиг.6, в) минимального типоразмера (под ключ 64 мм) контакт с крышкой 9 и захвата 11 происходит по поверхности граней шестигранника, в результате протектолайзер 1 надежно крепится на шейке 2 (подобно аналогам). При охвате шестигранной шейки 2 (фиг.6, г) большего размера вплоть до максимального (под ключ 80 мм) кромки 29 технологических выборок 17 упираются и врезаются (так как материал крышки 9 протектолайзера 1 более твердый, чем материал шейки 2) в две плоскости граней шестигранной шейки 2 (а не только по ребру 30, опирающемуся на наклонную поверхность грани захвата 11, если бы отсутствовали технологические выборки 17), что позволяет надежно крепить протектолайзер 1 на шестигранной шейке 2 во всем диапазоне типоразмеров без наличия вращающего момента.

При этом видно, что при установке протектолайзера 1 (фиг.6, а-в) на большие минимального размера шейки 2 ось 31 болта 12 (фиг.5) смещается на угол α (фиг.6, б и г) и смещается на величину а в радиальном направлении. Для того, чтобы болт 12 (фиг.5) получил такую возможность, отверстие 13 замкового соединения в крышке 9 или захвате 11 выполнено в виде радиальной проточки (удлиненной в радиальном направлении на величину а до 6 мм), в которую вставлен болт 12 с возможностью ограниченного поворота относительно своей головки 18 (на угол α до 10°).

Для возможности захвата цилиндрических и шестигранных шеек 2 (фиг.6, а и в) минимального типоразмера грани крышки 9 и захвата 11, расположенные в местах шарнирного соединения и стыка, по длине L1 (фиг.6, в) между ребрами (на практике L1=26÷30 мм) меньше аналогичной длины I1 шестигранной шейки 2 (I1=32 мм).

Для возможности захвата цилиндрических и шестигранных шеек 2 (фиг.6, б и г) максимального типоразмера грани крышки 9 и захвата 11, не расположенные в местах шарнирного соединения и стыка, по длине L (фиг.6, г) между ребрами (на практике L=42÷44 мм) превосходят аналогичную длину I у шестигранной шейки 2 максимального типоразмера (I=40 мм).

Предлагаемый протектолайзер является универсальным устройством, позволяющим надежно защищать кабельный удлинитель любого типоразмера и фиксировать его на любых типоразмерах круглых и шестигранных шейках оснований насосов и гидрозащит погружной насосной установки.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для крепления кабельного удлинителя к секциям насоса и гидрозащиты погружного электроцентробежного насоса. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и повышение надежности фиксации устройства. Протектолайзер содержит корпус, состоящий из шарнирно сочлененных между собой крышки с проточкой под лыску фланца основания насоса и захвата, разъемное замковое соединение с крепежным элементом, выполненным в виде болта, и защитный хомут, крепящийся на крышке винтами с регулируемым радиальным зазором. Габаритные размеры корпуса выполнены соответствующими минимальному типоразмеру насосной установки, при этом ребра граней, обращенные к шейке насоса и гидрозащиты, захвата оснащены технологическими выборками, а грани крышки - цилиндрическими выборками с диаметром, не превосходящим диаметр шейки основания насоса и гидрозащиты минимального типоразмера. Грани крышки и захвата, не расположенные в местах шарнирного соединения и стыка, по длине между ребрами превосходят аналогичную длину у шестигранной шейки основания насоса и гидрозащиты максимального типоразмера, а грани крышки и захвата, расположенные в местах шарнирного соединения и стыка, по длине между ребрами меньше аналогичной длины шестигранной шейки основания насоса и гидрозащиты минимального типоразмера. Отверстие замкового соединения в крышке или захвате выполнено в виде радиальной проточки, в которую вставлен болт с возможностью ограниченного поворота относительно своей головки. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Протектолайзер универсальный для защиты кабельного удлинителя к погружной насосной установке, содержащий двухдетальный корпус, выполненный с возможностью посадки как на цилиндрическую, так и шестигранную шейку основания насоса и гидрозащиты и состоящий из шарнирно сочлененных между собой крышки с проточкой под лыску фланца основания насоса и захвата, разъемное замковое соединение с крепежным элементом, выполненным в виде болта, зажимающего крышку и захват, вставленного в отверстие крышки или захвата и ввернутого в резьбу соответственно захвата или крышки, и защитный хомут, крепящийся на крышке винтами с регулируемым радиальным зазором, отличающийся тем, что габаритные размеры корпуса выполнены соответствующими минимальному типоразмеру насосной установки, при этом ребра граней, обращенные к шейке насоса и гидрозащиты, как минимум, захвата оснащены технологическими выборками любой формы, а грани крышки - цилиндрическими выборками с диаметром, не превосходящим диаметр шейки основания насоса и гидрозащиты минимального типоразмера, причем грани крышки и захвата, не расположенные в местах шарнирного соединения и стыка, по длине между ребрами превосходят аналогичную длину у шестигранной шейки основания насоса и гидрозащиты максимального типоразмера, а грани крышки и захвата, расположенные в местах шарнирного соединения и стыка, по длине между ребрами меньше аналогичной длины шестигранной шейки основания насоса и гидрозащиты минимального типоразмера, при этом отверстие замкового соединения в крышке или захвате выполнено в виде радиальной проточки, в которую вставлен болт с возможностью ограниченного поворота относительно своей головки.

2. Протектолайзер по п.1, отличающийся тем, что болт замкового соединения выполнен сменным, подбираемым по длине в зависимости от типоразмера шейки основания насоса и гидрозащиты и диаметра обсадной колонны.

3. Протектолайзер по п.1 или 2, отличающийся тем, что под защитным хомутом размещена сменная вставка, устанавливаемая под кабельный удлинитель, с тарированной толщиной, подбираемой под соответствующий типоразмер лыски фланца основания насоса и гидрозащиты.