Протектор для крепления электрического кабеля к погружной насосной установке Российский патент 2017 года по МПК E21B17/00 E21B17/10 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для крепления и защиты токоподводящего электрического кабеля к колонне погружной насосной установки нефтедобывающего оборудования.

Из уровня техники известны различные решения устройств крепления электрического кабеля к погружному насосу. Так, например, известен протектор, описанный в патенте РФ №55007, МПК Е21В 17/00, публ. 2005, или протектор по патенту РФ №39161, МПК Е21В 17/00, публ. 2004, принятый в качестве ближайшего аналога.

Известный протектор для крепления электрического кабеля к погружной насосной установке, принятый в качестве ближайшего аналога, содержит корпус, состоящий из двух частей, шарнирно связанных между собой для охвата погружной насосной установки в зоне кольцевого зазора, разъемное соединение, элементы которого расположены на свободных концах упомянутых частей корпуса, и защитное средство, установленное на одной из частей корпуса с возможностью схватывания электрического кабеля и прижатия его к корпусным частям погружной насосной установки, при простоте конструкции не позволяет обеспечить требуемое центрирование протектора в обсадной трубе, особенно на криволинейных участках колонны насосно-компрессорной установки, что приводит к возникновению повреждений электрокабеля, его перекручиванию.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является расширение технических средств, направленных на повышение надежности защиты, и стабильного во времени и пространстве крепления электрического кабеля различной толщины к насосной установке, в частности на участках погружного насоса, центробежного газового сепаратора, устройства гидрозащиты и электродвигателя.

Технический результат заключается в обеспечении надежного прижатия кабеля к поверхности насосной установки независимо от изменения толщины электрического кабеля за счет выполнения перемычки дифференцированной толщины без повреждения металлической оплетки кабеля при его деформации в процессе прижатия. Естественно, что кабель для небольших глубин и мощностей имеет небольшую толщину и, как следствие, относительно малый вес, а, следовательно, на его удержание на насосно-компрессорных трубах требуется небольшое усилие при прикреплении кабеля протектором. Для этого достаточно участка, определенного максимальной толщиной «Т» перемычки. Для кабеля, предназначенного для больших глубин и мощностей насосной установки, требуется кабель повышенной толщины, который имеет существенно больший вес. В этом случае надежное прижатие кабеля к насосной установке и его фиксация на ней обеспечивается за счет прижатия не только участком, определенным максимальной толщиной «Т» перемычки, но и соседними участками, повышая тем самым силы трения в зоне контакта кабеля с окружающими его поверхностями перемычки, направляющих элементов и насосной установки. При этом участок с максимальной толщиной «Т» вдавливается в тело кабеля, формируя тем сам клиновой зажим при попытке перемещения кабеля.

Согласно изобретению протектор для крепления электрического кабеля к погружной насосной установке, содержащий два связанных между собой полукольца - первое и второе, расположенные с возможностью охватывания погружной насосной установки и фиксации на ней, на первом полукольце с внешней стороны продольно расположены центрирующие элементы, соединенные между собой перемычкой с возможностью охватывания электрического кабеля и прижатия к поверхности упомянутой установки при соединении со вторым полукольцом, при этом упомянутая перемычка выполнена дифференцированной толщины по длине электрического кабеля.

Возможны и другие варианты выполнения протектора, согласно которым необходимо, чтобы:

- дифференцированная толщина была бы выполнена по форме волны с вершиной, расположенной в средней части перемычки, плавно уменьшающейся к ее свободным краям;

- дифференцированная толщина была бы выполнена треугольной формы с вершиной, расположенной в средней части перемычки, плавно уменьшающейся к ее свободным краям;

- дифференцированная толщина была бы выполнена по форме волны с вершиной, смещенной в сторону ее свободного края;

- дифференцированная толщина была бы выполнена треугольной формы с вершиной, смещенной в сторону ее свободного края.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для решения задачи и достижения технического результата, а именно повышение эксплуатационной надежности и обеспечения стабильного прижатия электрического кабеля к поверхности насосной установки независимо от толщины электрического кабеля за счет выполнения перемычки дифференцированной толщины без повреждения металлической оплетки кабеля при его деформации в процессе прижатия.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг. 1 изображен вид сбоку протектора для крепления электрического кабеля к погружной насосной установке;

на фиг. 2 - разрез А-А по фиг. 1.

на фиг. 3, 4 - продольный разрез перемычки 7 - варианты (увеличено).

Изобретение поясняется конкретным примером выполнения протектора, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заданного технического результата.

Согласно изобретению (фиг. 1, 2, 3, 4) протектор 1 для крепления электрического кабеля к погружной насосной установке содержит два полукольца 2 и 3, установленные с возможностью схватывания насосной установки, в частности на участке кольцевого паза: - погружного насоса, - центробежного газового сепаратора, - устройства гидрозащиты и электродвигателя (на чертежах не показаны).

В одном из вариантов выполнения на свободных концах упомянутых полуколец 2 и 3 на диаметрально противоположных сторонах размещены элементы разъемного или шарнирного соединения 4, 5, при этом разъемное соединения 4 выполнено винтовым с потайными головками под ключ по форме многогранника, в частности квадрата.

На первом полукольце 2 протектора 1 продольно расположено два центрирующих элемента 6, которые соединены между собой перемычкой 7 с возможностью охватывания электрического кабеля 8 и прижатия его к поверхности упомянутой установки при соединении со вторым полукольцом 3. При этом упомянутая перемычка 7 со стороны кабеля выполнена дифференцированной толщины по длине электрического кабеля.

В зависимости от условий эксплуатации и параметров насосной установки возможны различные варианты выполнения перемычки 7, а именно:

- выполнение перемычки 7 с переменной толщиной по форме волны или треугольной формы с вершиной, расположенной в средней части перемычки, плавно уменьшающейся к ее свободным краям (фиг. 3 и 4).

- выполнение перемычки 7 с переменной толщиной по форме волны или треугольной формы с вершиной, расположенной в средней части перемычки, плавно уменьшающейся к ее свободным краям.

Упомянутые центрирующие элементы 6 могут быть выполнены продолговатой формы с возможностью охватывания с боковых сторон электрический кабель 8, расположенный между ними, и служащие, так же как и перемычка 7, для защиты его от соприкосновения с твердыми предметами. При этом внешняя поверхность центрирующих элементов 6 в поперечном направлении выполнена скругленной по радиусу и выступающей над внешней поверхностью электрического кабеля 8, а их торцы - скошенными.

Для уменьшения стоимости изготовления протектора полукольца 2 и 3 выполнены методом литья с последующим фрезерованием.

Монтаж протекторов 1 на погружной насосной установки, ориентированной в процессе нефтедобычи в вертикальном направлении, производят следующим образом. В зоне крепления электрического кабеля 8 размещают протектор 1 с возможностью схватывания насосной установки таким образом, чтобы электрический кабель 8 был размещен между перемычкой 7 и участком насосной установки. Полукольца 2 и 3 стягиваются посредством разъемных соединений 4, например винтов, при этом полукольца 2 и 3 плотно охватывают участок насосной установки, а перемычка 7, удерживая электрический кабель 8, обеспечивает его фиксацию в строго заданном положении независимо от его толщины. Это стало возможным за счет выполнения перемычки 7 дифференцированной (переменной) толщины, выполненной, в частности, по форме волны с вершиной 11 (фиг. 4), т.е. с участком 9 максимальной толщины «Т», расположенной в средней части и плавно уменьшающейся к ее краям 10 с самой маленькой толщиной «t», или треугольной формы со скругленной вершиной (фиг. 3).

Электрический кабель для небольших глубин и мощностей насосной установки имеет небольшую толщину, определяемую поперечным сечением электропровода, и, как следствие, относительно малый вес, а, следовательно, на его удержание на насосно-компрессорных трубах требуется небольшое усилие при прикреплении кабеля протектором к насосной установке. Для этого, достаточно участка, определенного максимальной толщиной перемычки 7 (фиг. 3 и 4). Для кабеля 8, предназначенного для больших глубин и мощностей насосной установки, требуется электропровод повышенного поперечного сечения и кабель 8 повышенной толщины, который имеет существенно больший вес. В этом случае, надежное прижатие кабеля 8 к насосной установке и его фиксация на ней обеспечивается за счет прижатия не только участком, определенным максимальной толщиной перемычки 7, но и соседними участками, повышая тем самым площадь и силы трения в зоне контакта кабеля 8 с окружающими его поверхностями перемычки 7, направляющих элементов 6 и насосной установки без повреждения металлической оплетки кабеля 8 при его деформации в процессе прижатия ввиду плавного изменения толщины перемычки 7. При этом участок с максимальной толщиной «Т» вдавливается в тело кабеля, формируя тем самым клиновой зажим при попытке перемещения кабеля.

Патентуемый протектор для крепления электрического кабеля 8 устанавливают в нескольких местах по длине погружной электрической насосной установки, варьируемой от сотни метров до нескольких километров. Все соединительные элементы натяжения и фиксации находятся в защищенной зоне и не касаются стенок обсадных труб, что обеспечивает надежное крепление и защиту как самого протектора, так и электрического кабеля от механических воздействий при эксплуатации, а также исключение растягивания электрического кабеля по длине и, как следствие, его разрыва.

Применение изобретения обеспечивает расширение технических средств, направленных на обеспечение надежной защиты и стабильного во времени и пространстве крепления электрического кабеля различной толщины к насосной установке, в частности на участках погружного насоса, центробежного газового сепаратора, устройства гидрозащиты и электродвигателя.

Изобретение «Протектор для крепления кабеля к погружной насосной установке» соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость», поскольку его реализация возможна при использовании существующих средств производства с применением известных технологических операций.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для крепления и защиты токоподводящего электрического кабеля к колонне погружной насосной установки нефтедобывающего оборудования. Технический результат - надежность прижатия кабеля к поверхности насосной установки независимо от изменения толщины электрического кабеля. Протектор для крепления электрического кабеля к погружной насосной установке содержит два связанных между собой полукольца - первое и второе, расположенные с возможностью охватывания погружной насосной установки и фиксации на ней. На первом полукольце с внешней стороны продольно расположены центрирующие элементы, соединенные между собой перемычкой с возможностью охватывания электрического кабеля и прижатия к поверхности упомянутой установки при соединении со вторым полукольцом. При этом упомянутая перемычка выполнена дифференцированной толщины по длине электрического кабеля. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Протектор для крепления электрического кабеля к погружной насосной установке, содержащий два связанных между собой полукольца - первое и второе, расположенные с возможностью охватывания погружной насосной установки и фиксации на ней, на первом полукольце с внешней стороны продольно расположены центрирующие элементы, соединенные между собой перемычкой с возможностью охватывания электрического кабеля и прижатия к поверхности упомянутой установки при соединении со вторым полукольцом, при этом упомянутая перемычка выполнена дифференцированной толщины по длине электрического кабеля.

2. Протектор по п. 1, отличающийся тем, что дифференцированная толщина выполнена по форме волны с вершиной, обращенной в сторону кабеля и расположенной в средней части перемычки и плавно уменьшающейся к ее свободным краям.

3. Протектор по п. 1, отличающийся тем, что дифференцированная толщина выполнена треугольной формы с вершиной, обращенной в сторону кабеля и расположенной в средней части перемычки и плавно уменьшающейся к ее свободным краям.

4. Протектор по п. 1, отличающийся тем, что дифференцированная толщина выполнена по форме волны с вершиной, обращенной в сторону кабеля и смещенной в сторону свободного края перемычки.

5. Протектор по п. 1, отличающийся тем, что дифференцированная толщина выполнена треугольной формы с вершиной, обращенной в сторону кабеля и смещенной в сторону свободного края перемычки.