Установка намотки-вымотки и обогрева кабеля погружных электронасосов

 

Изобретение относится к насосостроению, в частности к области нефтегазодобычи. Установка включает установленный на платформе корпус с приводом и электрошкаф с пультом управления, лебедкой, барабаном, укладчиком кабеля, калорифером и регулятор натяжения кабеля. Электрошкаф и электропривод размещены в герметичных отсеках корпуса. Вал электропривода кинематически связан с барабаном, укладчиком кабеля и лебедкой. Опора барабана выполнена с приемными направляющими на тележке и оснащена приспособлениями для взаимодействия с барабанами разных типоразмеров. Укладчик кабеля выполнен в виде винта и каретки, взаимодействующей с ним челночным ходом, и двух пар роликов, два ролика горизонтально закреплены на корпусе, а два других - вертикально на каретке. На внешней стороне корпуса размещен узел очистки кабеля. Изобретение позволяет повысить надежность работы установки. 2 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области нефтегазодобычи и может быть использовано для намотки-вымотки кабеля с обогревом в холодное время при проведении спускоподъемных операций на скважинах, эксплуатируемых установками погружных электронасосов, проведения технологических и ремонтных работ кабеля на ремонтных базах, а также для обогрева и вымотки кабеля при строительстве линий электропередач.

Известна открытая установка УПК-2000, включающая платформу с установленным на ней барабаном с электродвигателем (Каталог нефтяного оборудования средств автоматизации приборов и спецматериалов, т.2, с. 65).

Недостатком известного устройства является низкая надежность работы из-за частых включений и выключений электропривода, а также отсутствие обогрева в холодное время.

Известна также установка для механизации процесса намотки и вымотки с обогревом кабеля в зимнее время при производстве спускоподъемных операций на скважинах, включающая установленный на платформе корпус с размещенными в нем электросистемой в виде электродвигателя и электрошкафа с пультом управления, барабаном на опорах, укладчиком кабеля и калорифером (Установка компании РЭДА и фирмы Лассаль - Руководство по эксплуатации. Агрегаты кабельных катушек электрических погружных насосов для работы при низких температурах, 1993 г. ).

Недостатком установки является сложность управления процессом намотки-размотки кабеля, отсутствие работы в автоматическом режиме. Задача, решаемая предложенным техническим решением - повышение надежности работы устройства, механизация погрузки-разгрузки барабана, качественная укладка витков кабеля на барабан.

Поставленная задача достигается тем, что в установке намотки-вымотки и обогрева кабеля питания электропогружного насоса, включающей установленный на платформе корпус с размещенным в нем приводом и электрошкафом с пультом управления, лебедкой, барабаном на опорах, укладчиком кабеля, калорифером и закрепленный на внешней стороне корпуса регулятор натяжения кабеля с концевым выключателем, электрошкаф с пультом управления и электропривод размещены в герметичных отсеках корпуса, при этом вал электропривода кинематически связан с барабаном, укладчиком кабеля и лебедкой, опора барабана выполнена с приемными направляющими на тележке и оснащена приспособлениями в виде оси, валов, цапф для взаимодействия с барабанами разных типоразмеров, укладчик кабеля выполнен в виде винта и каретки, взаимодействующей с ним челночным ходом, и двух пар размещенных взаимно перпендикулярно роликов, два из которых горизонтально закреплены к верхней части корпуса, а вторая пара установлена на каретке вертикально с возможностью регулирования шага между ними, причем винт укладчика снабжен перекрещивающейся ленточной резьбой, в местах схождения которой на обоих концах винта выполнены переходы в виде закругления, по которым водило каретки автоматически переводится с одного паза в другой, а на внешней стороне корпуса размещен узел очистки кабеля, выполненный в виде щетки и емкости для сбора нефти, а также тем, что рамка регулятора натяжения кабеля снабжена стабилизирующим узлом, выполненным в виде секторной пластины с прорезью, и дуговым упором для взаимодействия с концевым выключателем, а каретка укладчика кабеля выполнена с возможностью настройки укладки первого витка кабеля на барабаны разной ширины за счет оснащения ее узлом в виде винт-гайка.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид установки; на фиг. 2 - то же, вид спереди; на фиг. 3 - то же, вид сверху; на фиг. 4 - то же, вид сбоку; на фиг. 5 кинематическая схема привода установки; на фиг. 6 - узел очистки кабеля; на фиг. 7- то же, вид сбоку; на фиг. 8 сечение А-А на фиг. 6; на фиг. 9 - укладчик кабеля; на фиг 10 - то же, вид сбоку; на фиг. 11 - вид по стрелке Б на фиг. 10; на фиг. 12 - место 1 на фиг. 9; на фиг 13 - регулятор натяжения кабеля; на фиг 14 - место 11 на фиг 13; на фиг. 15 - барабан с приспособлениями; на фиг 16 - сечение В-В на фиг. 15.

Установка перемотки и обогрева кабеля погружных электронасосов содержит термоизолированный корпус 1 с размещенными в нем электроприводом 2 для передачи движения всем узлам, опорой барабана в виде каретки 3, кабелеукладчиком 4, калорифером 5, электрошкафом с пультом управления 6. На наружной части кузова смонтировано устройство приемное 7 с щеткой и нефтесборником и регулятор натяжения кабеля 8. Внутри кузова 1 прочной коробчатой металлической утепленной каркасной конструкции с приемной площадкой 9 выполнены герметичные камеры для размещения электропривода 2 и электрошкафа 6, продольные направляющие рельсы 10 для перемещения опоры - каретки 3 под кабельный барабан, вытяжная вентиляция 11 и приточная 12, обзорное окно 13, сборник для нефти 14, предусмотрены дверные проемы 15, 16, 17.

Установка снабжена одним электроприводом для передачи движения всем узлам в виде электродвигателя 19 переменного тока и связанного с ним муфтой 20 червячного редуктора 21, на входном валу которого установлены шкив 22 и звездочка с возможностью взаимодействия на вал 23 привода барабана клиноременной передачей 24, а цепной передачей 26 на вал 25 привода лебедки каретки, взаимодействующей с рельсами при перемещении на приемную площадку 9 для разгрузки или приемки барабана с автопогрузчика. Для этого опора барабана 3 выполнена с приемными направляющими 57 на тележке и оснащена осью 27 для механизации погрузки-разгрузки барабана и набором приспособлений для применения и установки разных типоразмеров барабанов, в виде вала 28 со съемными цапфами и цапф 29 для барабанов со встроенной осью. Цапфы и оси приспособлены для передачи крутящего момента на барабан 31. Укладчик кабеля выполнен в виде винта 36 и каретки 35, взаимодействующей с ним челночным ходом, и двух пар размещенных взаимно перпендикулярно роликов, два из которых 32 горизонтально закреплены на подвесных кронштейнах 33 к верхней части рамы и служат направляющими, а вторая пара роликов 34, ведущих кабель, установлена вертикально на каретке укладчика 35, посаженной на винт 36 и взаимодействующей с ним за счет сцепления с пазами винта водила каретки 39. Для обеспечения челночного хода каретки винт укладчика снабжен правой и левой ленточными перекрещивающимися резьбами 37, в местах схождения которых 38 на обоих концах винта образованы переходы в виде закругления, способствующие автоматическому изменению направления движения водила 39 в другой паз, с правого в левый, или наоборот, а каретки в другую сторону для укладки последующего слоя витков. Каретка оснащена узлом в виде винт-гайка 40, позволяющим производить ее настройку на начальную укладку первого витка кабеля к дискам барабанов различных по ширине. Включение и отключение хода каретки предусмотрено механизмом с рукояткой 41. Вращение винта 36 кабелеукладчика осуществляется от вала привода барабана 23 через промежуточный вал 42 посредством зубчатой 43 и цепной 44 передач. Изменение шага укладки кабеля производят с помощью смены мест расположения двух шестерен 43 на промежуточном валу 42 и поворота блока звездочек 44 на 180 градусов. Калорифер 5 содержит взрывобезопасные нагреватели и вентилятор, смонтированные на каркасе и закрыты панелью. Предусмотрено плавное регулирование мощности калорифера. Причем нагретый воздух подается под нижнюю часть барабана. На входе кабеля в помещение с наружной стороны предусмотрено приемное устройство 7 из двух роликов 45 на всю длину приемной щели, перед которыми размещены щетки 46 для очистки кабеля 47 от нефти с легкоснимаемым нефтесборником для сбора нефти и парафина. Регулятор натяжения кабеля выполнен в виде массивной рамки с нажимным роликом 48, посаженным на шарикоподшипники, снабженной шарнирами в месте крепления к стойкам 49 для складывания при транспортировке, оснащенной стабилизирующим узлом в виде сектора 50, снабженного дуговым упором 51 и прорезью 52, установленным на рычаге рамки 53 шарнирно с возможностью регулирования его положения для соблюдения постоянного взаимодействия в рабочем режиме с рычагом концевого выключателя 54, размещенного на кронштейне 56, и фиксирующим это положение болтом с гайкой 55. Массивность рамки позволяет сглаживать мелкие рывки кабеля при подъеме колонны труб из скважины подъемником. При режиме "намотка" отключение привода производится при поднятии рамки. При режиме "вымотка" привод работает при поднятой рамке, при опускании (провисе) кабеля привод отключается. Взаимодействие дугового упора сектора 51 (следящего элемента) с рычагом концевого выключателя 54 обеспечивает стабильность режима работы электропривода при допустимом (рабочем) изменении натяжения кабеля. Регулирование зоны взаимодействия сектора с рычагом концевого выключателя позволяет удерживать привод от выключения (стабилизировать работу привода) при допустимых колебаниях натяжения кабеля и производить отключение привода барабана в момент возникновения нештатных ситуаций: излишнего провисания кабеля при вымотке, повышенного натяжения кабеля при намотке. Помещение кузова 1 снабжено приточной 12 и вытяжной 11 вентиляцией. С целью взрывозащиты смонтирована система обнаружения взрывоопасных газов внутри помещения и, в случае необходимости, автоматического включения приточно-вытяжной вентиляции, снабженная звуковым и световым оповещением. Для обеспечения необходимой степени взрывозащиты электропривод и электрооборудование размещены в герметично изолированных камерах. Предусмотрена система автоматического поддержания заданной температуры в помещении кузова.

Предлагаемая установка работает следующим образом.

Установка выполняется в санном варианте 18 для ее перемещения внутри нефтеносного куста, а перевозку между кустами осуществляют при помощи автоприцепа и автокрана. Установку размещают на ровной площадке на определенном расстоянии от устья скважины передней стороной к нему. Затем выставляют ее продольную ось соосно направляющему сектору на мачте подъемника и проверяют горизонтальность корпуса установки. Подключают питающий кабель установки. Далее принимают барабан с кабелем, либо устанавливают пустую катушку, в зависимости от предстоящей операции вымотки или намотки кабеля. Механизация загрузки барабана на опору каретки производится с помощью лебедки погрузчика АТЭ - 6, на котором производится доставка барабана с кабелем к месту производства работ. Сначала, в зависимости от типоразмера, барабан снабжается из комплекта приспособлений, необходимыми цапфами 29, валом 28. Затем в рабочий вал 28 вставляется ось для разгрузки барабана 31 с погрузчика на направляющие опоры 57 каретки 3. С помощью стропов от лебедки погрузчика, зацепленных за концевые элементы 58 оси 27, барабан 31 опускают цапфами 29 на направляющие опоры - тележки 57, далее барабан на цапфах 29 прокатывают по поверхности направляющих в опорные ролики. После этого из трубчатого вала 28 вынимают ось 27, а цапфы вала 29 фиксируют хомутами. Каретка 3 посредством лебедки перемещается в рабочее положение до совмещения с осью привода барабана и автоматически фиксируется в нем. Закрывают дверные проемы, включают калорифер и подогревают барабан не менее 6 часов. Затем разматывают конец кабеля и запасовывают его через приемное устройство и регулятор натяжения кабеля на ролик мачты подъемника и далее к двигателю электропогружного насоса, при спуске кабель закрепляют к колонне труб НКТ при помощи протекторов. Управление установкой при намотке или вымотке производится автоматически при помощи регулятора натяжения кабеля. На устье скважины вынесен пульт с кнопкой "СТОП" на случай аварийной остановки. Управление всеми операциями можно производить с пульта внутри помещения кузова. При спуске кабеля в скважину, вымотке кабеля ход каретки укладчика кабеля отключается от винта рукояткой 41 и осуществляется свободно от разматывания витков кабеля.

И действительно, при воплощении предложенного технического решения в металл и его экспериментальной проверке было установлено, что установка по предлагаемому изобретению более универсальна, проще, надежнее и экономичнее в эксплуатации.

Таким образом, заявленное изобретение обладает существенными признаками, которые в совокупности обеспечивают достижение указанного технического результата в соответствии с поставленной целью.

Формула изобретения

1. Установка намотки-вымотки и обогрева кабеля погружных электронасосов, включающая установленный на платформе корпус с размещенным в нем приводом и электрошкафом с пультом управления, лебедкой, барабаном на опорах, укладчиком кабеля, калорифером и закрепленный с внешней стороны корпуса регулятор натяжения кабеля с концевым выключателем, отличающаяся тем, что электрошкаф с пультом управления и электропривод размещены в герметичных отсеках корпуса, при этом вал электропривода кинематически связан с барабаном, укладчиком кабеля и лебедкой, опора барабана выполнена с приемными направляющими на тележке и оснащена приспособлениями в виде оси, вала, цапф для взаимодействия с барабанами разных типоразмеров, укладчик кабеля выполнен в виде винта и каретки, взаимодействующей с ним челночным ходом, и двух пар размещенных взаимно перпендикулярно роликов, два из которых горизонтально закреплены к верхней части корпуса, а вторая пара установлена на каретке вертикально с возможностью регулирования шага между ними, причем винт укладчика снабжен перекрещивающейся ленточной резьбой, в местах схождения которой на обоих концах винта выполнены переходы в виде закругления, а на внешней стороне корпуса размещен узел очистки кабеля, выполненный в виде щетки и емкости для сбора нефти.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что рамка регулятора натяжения кабеля снабжена стабилизирующим узлом, выполненным в виде секторной пластины с прорезью и дуговым упором для взаимодействия с концевым выключателем.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что каретка укладчика кабеля оснащена узлом в виде винт-гайка с возможностью настройки укладки первого витка кабеля.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16