Устройство защиты кабеля в скважине

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтегазодобывающей промышленности, и может быть использовано для крепления и защиты кабеля питания погружных электрических насосов на насосно-компрессорных трубах. Техническим результатом является увеличение срока службы устройства, повышение надежности его работы и упрощение монтажа и демонтажа на колонне труб. Устройство защиты кабеля в скважине содержит корпус с продольным пазом для размещения кабеля. Корпус имеет выемку для установки на муфту НКТ и снабжен, по меньшей мере, в верхней своей части зажимной скобой, закрепленной одной стороной шарниром к корпусу. Корпус имеет выборку для размещения другой стороны зажимной скобы в собранном на колонне НКТ положении устройства, при этом выборка выполнена с образованием, по меньшей мере, одного выступа на корпусе. Устройство содержит клин, при этом скоба и корпус, имеют, как минимум, по одному упору для взаимодействия с поверхностью клина. 15 з.п. ф-лы, 13 ил.

 

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтегазодобывающей промышленности, и может быть использовано для крепления кабеля питания погружных электрических насосов на насосно-компрессорных трубах при насосной добыче нефти и защиты упомянутого кабеля от механических воздействий при подъеме и опускании в скважину колонны насосно-компрессорных труб.

Известно устройство защиты кабеля в скважине, содержащее корпус с пазом для размещения кабеля, зажимную скобу, шарнирно соединенную с корпусом, с шарнирно установленными на зажимной скобе откидными болтами, входящими в Т-образные пазы корпуса (патент № 64258, опубликованный 27.06.2007 г., авторы Колесников Ф.В., Акчурин Т.Р.).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является известное также устройство для крепления силового кабеля к насосно-компрессорным трубам, выполненное в виде цельнолитого корпуса с пазом для укладки кабеля и шарнирно расположенными крышками, которые прижимают устройство к трубе сверху и снизу соединительной муфты посредством винтов (патент № 2108439, опубликованный 10.04.1998 г., авторы Смотрик Д.В., Лукина В.А.).

Недостатком вышеперечисленных устройств является использование резьбовых соединений в их конструкции, что на практике делает применение названных устройств одноразовым, при коррозии поверхностей резьбовых соединений. Как известно, рабочая среда скважины содержит, помимо нефти, газа, пластовой воды, еще и химически агрессивные компоненты, такие как сероводород, хлор, гидрокарбонаты и т.д., что вызывает активную коррозию с отложением солей на поверхностях и в зазорах резьбовых соединений устройств крепления и защиты кабеля. При длительном, в основном более года, сроке службы электроприводных скважинных насосов и соответственно нахождении в это время устройств защиты кабеля в скважинной среде, последующее раскрепление резьбовых соединений устройств создаст значительные трудности и в большей мере попытка раскрепления приводит к поломке отдельных деталей устройств. Помимо этого на дневной поверхности, даже после раскрепления резьбовых соединений и отсоединения устройств защиты кабеля от колонны насосно-компрессорных труб, в полевых условиях не всегда присутствует возможность очистки, промывки и консервации поверхностей резьбовых соединений, загрязненных химически агрессивными веществами, захваченными в скважине. При этом в присутствии кислорода воздуха развитие коррозии поверхностей резьбовых соединений устройств, происходит особенно активно и в большинстве случаев делает повторное использование указанных устройств невозможным. Применение резьбовых деталей зажимных устройств, изготовленных из нержавеющей стали, не всегда спасает от отложений солей на поверхностях резьбы и ведет к удорожанию устройств.

Предлагаемым изобретением решается задача увеличения срока службы, устройства защиты кабеля в скважине с увеличением многократности его применения при увеличении надежности устройства, уменьшения стоимости его изготовления, упрощения монтажа и демонтажа устройства на колонне насосно-компрессорных труб, уменьшения поперечного сечения устройства по сравнению с аналогом.

Этот технический результат достигается тем, что устройство защиты кабеля в скважине содержит корпус с продольным пазом для размещения кабеля, причем корпус имеет выемку для установки на муфту насосно-компрессорной трубы, корпус снабжен, по меньшей мере, в верхней своей части зажимной скобой, закрепленной одной стороной шарниром к корпусу, с возможностью поворота зажимной скобы в шарнире относительно корпуса, корпус имеет выборку для размещения другой стороны зажимной скобы в собранном на колонне насосно-компрессорных труб положении устройства, выборка выполнена с образованием относительно дна выборки, в крайнем случае, одного выступа на корпусе, устройство содержит клин, при этом скоба на удаленной от шарнира стороне и корпус в месте, приближенном к выборке для размещения скобы, имеют, как минимум, по одному упору для взаимодействия с поверхностью клина, клин имеет возможность продольного перемещения относительно упоров корпуса и скобы при взаимодействии поверхности клина с упорами скобы и корпуса, вызывающем принудительный поворот зажимной скобы в шарнире, при прижиме устройства к колонне насосно-компрессорных труб.

Технический результат сохраняется, когда при этом скоба, размещенная в выборке корпуса для размещения скобы, утоплена в выборке таким образом, что размеры корпуса выходят за габаритные размеры зажимной скобы в собранном на колонне насосно-компрессорных труб положении устройства.

Технический результат сохраняется также, когда упор зажимной скобы для взаимодействия с поверхностью клина образован выполнением окна, с возможностью продольного перемещения клина в окне зажимной скобы.

Технический результат также сохраняется, когда упор зажимной скобы для взаимодействия с поверхностью клина образован выполнением впадины, с возможностью продольного перемещения клина во впадине зажимной скобы.

Технический результат сохраняется, когда упор зажимной скобы для взаимодействия с поверхностью клина образован выполнением выступа, с возможностью продольного перемещения клина относительно выступа зажимной скобы.

Технический результат сохраняется, когда упор корпуса для взаимодействия с поверхностью клина образован выполнением на выступе корпуса прорези, с возможностью продольного перемещения клина по прорези выступа.

Технический результат сохраняется также, когда упор корпуса для взаимодействия с поверхностью клина образован выполнением в выступе корпуса окна, с возможностью продольного перемещения клина в окне выступа.

Технический результат сохраняется, когда клин имеет как минимум одно отверстие.

Технический результат сохраняется, когда клин имеет, по меньшей мере, одно утолщение.

Технический результат сохраняется, когда рабочая поверхность клина выполнена ступенчатой.

Технический результат сохраняется, когда рабочая поверхность клина выполнена ступенчатой, со скругленными переходами между поверхностями.

Технический результат сохраняется, когда рабочая поверхность клина выполнена с криволинейным профилем.

Технический результат сохраняется, когда, по меньшей мере, на одной из боковых сторон клина выполнена насечка.

Технический результат сохраняется, когда клин выполнен плоским и его поперечное сечение является, например, прямоугольником.

Технический результат сохраняется, когда выемка корпуса для установки на муфту насосно-компрессорной трубы выполнена с образованием окон в корпусе.

Технический результат также сохраняется, когда устройство защиты кабеля в скважине выполнено в соответствии с вышеописанным и при этом клин выполнен из материала с возможностью пластической деформации, с возможностью изгиба клина.

Отличительными признаками предлагаемого устройства защиты кабеля от указанного выше, наиболее близкого к нему, является следующее:

Во-первых, устройство защиты кабеля в скважине содержит корпус с продольным пазом для размещения кабеля, причем корпус имеет выемку для установки на муфту насосно-компрессорной трубы, корпус снабжен, по меньшей мере, в верхней своей части зажимной скобой, закрепленной одной стороной шарниром к корпусу, с возможностью поворота зажимной скобы в шарнире относительно корпуса, корпус имеет выборку для размещения другой стороны зажимной скобы в собранном на колонне насосно-компрессорных труб положении устройства, выборка выполнена с образованием относительно дна выборки, в крайнем случае, одного выступа на корпусе, устройство содержит клин, при этом скоба на удаленной от шарнира стороне и корпус в месте, приближенном к выборке для размещения скобы, имеют, как минимум, по одному упору для взаимодействия с поверхностью клина, клин имеет возможность продольного перемещения относительно упоров корпуса и скобы при взаимодействии поверхности клина с упорами скобы и корпуса, вызывающем принудительный поворот зажимной скобы в шарнире, при прижиме устройства к колонне насосно-компрессорных труб.

Такое выполнение устройства защиты кабеля позволяет увеличить срок службы устройства защиты кабеля в скважине с увеличением многократности его применения. Увеличивается надежность работы устройства при увеличении надежности демонтажа устройства с колонны насосно-компрессорных труб. Упрощаются монтаж и демонтаж устройства на колонну насосно-компрессорных труб, сокращается время монтажа и демонтажа устройства на колонну насосно-компрессорных труб, уменьшаются габариты устройства, уменьшается стоимость изготовления устройства по сравнению с аналогом.

Во-вторых, когда скоба, размещенная в выборке корпуса для размещения скобы, утоплена в выборке таким образом, что размеры корпуса выходят за габаритные размеры зажимной скобы в собранном на колонне насосно-компрессорных труб положении устройства, сохраняется надежность крепления устройства защиты кабеля в скважине к колонне насосно-компрессорных труб. При этом зажимная скоба, размещенная в выборке корпуса, более защищена от соприкосновения со стенками скважины при подъеме и опускании колонны насосно-компрессорных труб.

В-третьих, когда упор зажимной скобы для взаимодействия с поверхностью клина образован выполнением окна с возможностью продольного перемещения клина в окне зажимной скобы, также сохраняется надежность крепления устройства защиты кабеля в скважине к колонне насосно-компрессорных труб.

В-четвертых, когда упор зажимной скобы для взаимодействия с поверхностью клина образован выполнением впадины, с возможностью продольного перемещения клина во впадине зажимной скобы, также сохраняется надежность крепления устройства защиты кабеля в скважине к колонне насосно-компрессорных труб.

В-пятых, когда упор зажимной скобы для взаимодействия с поверхностью клина образован выполнением выступа, с возможностью продольного перемещения клина относительно выступа зажимной скобы, также сохраняется надежность крепления устройства защиты кабеля в скважине к колонне насосно-компрессорных труб.

В-шестых, когда упор корпуса для взаимодействия с поверхностью клина образован выполнением на выступе корпуса прорези, с возможностью продольного перемещения клина по прорези выступа, сохраняется надежность крепления устройства защиты кабеля в скважине к колонне насосно-компрессорных труб.

В-седьмых, когда упор корпуса для взаимодействия с поверхностью клина образован выполнением в выступе корпуса окна, с возможностью продольного перемещения клина в окне выступа, также сохраняется надежность крепления устройства защиты кабеля в скважине к колонне насосно-компрессорных труб.

В-восьмых, когда при выполнении устройства защиты кабеля в скважине клин имеет как минимум одно отверстие, упрощается демонтаж устройства защиты кабеля в скважине с колонны насосно-компрессорных труб.

В-девятых, когда при выполнении устройства защиты кабеля в скважине клин имеет, по меньшей мере, одно утолщение, также упрощается демонтаж устройства защиты кабеля в скважине с колонны насосно-компрессорных труб.

В-десятых, когда рабочая поверхность клина выполнена ступенчатой, упрощается монтаж устройства защиты кабеля в скважине на колонне насосно-компрессорных труб.

В-одиннадцатых, когда рабочая поверхность клина выполнена ступенчатой со скругленными переходами между поверхностями, также упрощается монтаж устройства защиты кабеля в скважине на колонне насосно-компрессорных труб.

В-двенадцатых, когда рабочая поверхность клина выполнена с криволинейным профилем, также упрощается монтаж устройства защиты кабеля в скважине на колонне насосно-компрессорных труб.

В-тринадцатых, когда, по меньшей мере, на одной из боковых сторон клина выполнена насечка, увеличивается надежность крепления устройства защиты кабеля в скважине к колонне насосно-компрессорных труб, при лучшем зацеплении поверхности насечек с упорами зажимной скобы и корпуса.

В-четырнадцатых, когда клин выполнен плоским и его поперечное сечение является, например, прямоугольником, упрощается монтаж устройства защиты кабеля в скважине на колонне насосно-компрессорных труб, уменьшается поперечное сечение устройства.

В-пятнадцатых, когда выемка корпуса для установки на муфту насосно-компрессорной трубы выполнена с образованием окон в корпусе, уменьшается вес устройства с уменьшением затрат на изготовление устройства.

В-шестнадцатых, когда устройство защиты кабеля в скважине выполнено в соответствии с вышеописанным и при этом клин выполнен из материала с возможностью пластической деформации, с возможностью изгиба клина, увеличивается надежность крепления устройства защиты кабеля в скважине к насосно-компрессорной трубе.

Устройство защиты кабеля в скважине иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-13.

На фиг.1 показан общий вид устройства защиты кабеля в скважине, когда корпус снабжен дополнительной зажимной скобой, расположенной в нижней части корпуса, когда упор каждой зажимной скобы для взаимодействия с поверхностью клина образован выполнением окна, а упоры корпуса для взаимодействия с поверхностью клина образованы выполнением на выступах корпуса прорези.

На фиг.2 показано сечение устройства защиты кабеля в скважине в месте расположения зажимной скобы.

На фиг.3 показано, когда упор зажимной скобы для взаимодействия с поверхностью клина образован выполнением впадины.

На фиг.4 показано, когда упор зажимной скобы для взаимодействия с поверхностью клина образован выполнением выступа.

На фиг.5 показано, когда упор корпуса для взаимодействия с поверхностью клина образован выполнением в выступе корпуса окна.

На фиг.6 показан клин, имеющий одно отверстие.

На фиг.7 показан клин, имеющий одно утолщение.

На фиг.8 показан клин, когда рабочая поверхность клина выполнена ступенчатой.

На фиг.9 показан клин, когда рабочая поверхность клина выполнена ступенчатой со скругленными переходами между поверхностями.

На фиг.10 показан клин, когда рабочая поверхность клина выполнена с криволинейным профилем.

На фиг.11 показан клин, когда на одной из боковых сторон клина выполнена насечка.

На фиг.12 показан клин, когда клин выполнен из материала с возможностью пластической деформации, с возможностью изгиба клина, при этом клин изогнут для предотвращения произвольного открепления устройства в скважине с колонны насосно-компрессорных труб.

На фиг.13 показано крепление устройства к колонне насосно-компрессорных труб.

Устройство защиты кабеля в скважине содержит (фиг.1, 13) корпус 1 с продольным пазом 2 для размещения кабеля 23, причем корпус 1 имеет выемку 3 для установки на муфту 21 насосно-компрессорной трубы 22, корпус 1 снабжен в верхней своей части зажимной скобой 4, закрепленной одной стороной шарниром 5 к корпусу 1, с возможностью поворота зажимной скобы 4 в шарнире 5 относительно корпуса 1 (на фиг.1, 13, изображен корпус 1, снабженный дополнительной зажимной скобой 4, расположенной в нижней части корпуса 1) корпус 1 имеет выборку 6 для размещения другой стороны зажимной скобы 4 в собранном на колонне насосно-компрессорных труб положении устройства, выборка 6 выполнена с образованием относительно дна 7 выборки 6, выступов 8 на корпусе 1, устройство содержит клин 9, при этом скоба 4 на удаленной от шарнира 5 стороне имеет упор 10, а корпус 1 в месте, приближенном к выборке 6 для размещения скобы, имеет упоры 11 для взаимодействия с поверхностью клина 9, клин 9 имеет возможность продольного перемещения относительно упоров 11, 10 корпуса 1 и скобы 4 при взаимодействии поверхности клина 9 с упорами 10, 11 скобы 4 и корпуса 1, вызывающем принудительный поворот зажимной скобы 4 в шарнире 5, при прижиме устройства к колонне насосно-компрессорных труб.

Скоба 4, размещенная в выборке 6 корпуса 1 для размещения скобы 4, утоплена в выборке 6 таким образом, что размеры корпуса 1 выходят за габаритные размеры зажимной скобы 4 в собранном на колонне насосно-компрессорных труб положении устройства (фиг.2).

Упор 10 зажимной скобы 4 для взаимодействия с поверхностью клина 9 образован выполнением окна 12, с возможностью продольного перемещения клина 9 в окне 12 зажимной скобы (фиг.1).

Упор 10 зажимной скобы 4 для взаимодействия с поверхностью клина 9 образован выполнением впадины 13, с возможностью продольного перемещения клина 9 во впадине 13 зажимной скобы 4 (фиг.3).

Упор 10 зажимной скобы 4 для взаимодействия с поверхностью клина 9 образован выполнением выступа 14, с возможностью продольного перемещения клина 9 относительно выступа 14 зажимной скобы 4 (фиг.4).

Упор 11 корпуса 1 для взаимодействия с поверхностью клина 9 образован выполнением на выступе 8 корпуса 1 прорези 15, с возможностью продольного перемещения клина 9 по прорези 15 выступа 8 (фиг.1).

Упор 11 корпуса 1 для взаимодействия с поверхностью клина 9 образован выполнением в выступе 8 корпуса 1 окна 16, с возможностью продольного перемещения клина 9 в окне 16 выступа 8 (фиг.5).

Клин 9 имеет одно отверстие 17 (фиг.6).

Клин 9 имеет одно утолщение 18 (фиг.7).

Рабочая поверхность клина 9 выполнена ступенчатой (фиг.8).

Рабочая поверхность клина 9 выполнена ступенчатой со скругленными переходами между поверхностями (фиг.9).

Рабочая поверхность клина 9 выполнена с криволинейным профилем (фиг.10).

На одной из боковых сторон клина 9 выполнена насечка 20 (фиг.11).

Клин 9 выполнен плоским, и его поперечное сечение является прямоугольником (фиг.1-13).

Выемка 3 корпуса 1 для установки на муфту насосно-компрессорной трубы выполнена с образованием окон 19 в корпусе 1 (фиг.1).

Клин 9 выполнен из материала с возможностью пластической деформации, с возможностью изгиба клина 9 (фиг.12).

Устройство защиты кабеля в скважине работает следующим образом

При поднятой над устьем скважины колонной насосно-компрессорных труб кабель 23 (фиг.13) заводится в корпус 1 с размещением кабеля 23 в продольном пазу 2 корпуса 1 устройства защиты кабеля в скважине. Затем корпус 1 с кабелем 23 устанавливается на муфту 21 насосно-компрессорной трубы с размещением муфты 21 в выемке 3 корпуса 1. Зажимная скоба 4 поворачивается в шарнире 5 относительно корпуса 1 с обхватом насосно-компрессорной трубы 22. Клин 9 заводится между упорами 10, 11 скобы 4 и корпуса 1 и воздействием инструмента (не показан) продольно перемещается относительно упора 10 скобы 4 и упора 11 корпуса. Взаимодействие поверхности клина 9 с упорами 10, 11 скобы 4 и корпуса 1 вызывает принудительный поворот зажимной скобы 4 в шарнире 5 и прижим устройства к насосно-компрессорной трубе 22. Выдвинутые за пределы упоров 10, 11 скобы 4 и корпуса 1 свободные части клина 9 (фиг.12) изгибаются инструментом (не показан), для предотвращения произвольного открепления устройства в скважине с колонны насосно-компрессорных труб. Устройство защиты кабеля в скважине последовательно устанавливается по всей длине колонны насосно-компрессорных труб по мере опускания колонны в скважину, в местах соединения насосно-компрессорных труб 22 с муфтами 21. При опускании и подъеме колонны насосно-компрессорных труб, устройство защиты кабеля надежно защищает кабель 23 от соприкосновения со стенками скважины.

При демонтаже устройства с колонны насосно-компрессорных труб, клин 9 захватывается рычажным приспособлением (не показано) за отверстие 17 или утолщение 18 клина 9, клин 9 разгибается и перемещается относительно упоров 10, 11 скобы и корпуса в обратном направлении. При выходе клина 9 за пределы упора 10 зажимной скобы 4 зажимная скоба 4 поворачивается в шарнире 5 относительно корпуса 1, освобождая насосно-компрессорную трубу 22, устройство защиты кабеля в скважине снимается с колонны насосно-компрессорных труб, кабель 23 вынимается из продольного паза 2 корпуса 1 устройства защиты кабеля в скважине. Устройство защиты кабеля надежно работает при закреплении его на колонне насосно-компрессорных труб одной зажимной скобой 4, расположенной в верхней части корпуса 1. Надежность работы устройства защиты кабеля в скважине дополнительно увеличивается при выполнении устройства, когда корпус 1 снабжен дополнительной зажимной скобой 4, расположенной в нижней части корпуса 1.

Предлагаемым изобретением решается задача увеличения срока службы устройства защиты кабеля в скважине с увеличением многократности его применения. Увеличивается надежность работы устройства при увеличении надежности монтажа и демонтажа устройства на колонну насосно-компрессорных труб. Упрощается монтаж и демонтаж устройства на колонну насосно-компрессорных труб, сокращается время монтажа и демонтажа устройства на колонну насосно-компрессорных труб, уменьшаются габариты устройства, при этом уменьшается стоимость изготовления устройства.

1. Устройство защиты кабеля в скважине, содержащее корпус с продольным пазом для размещения кабеля, причем корпус имеет выемку для установки на муфту насосно-компрессорной трубы, корпус снабжен, по меньшей мере, в верхней своей части зажимной скобой, закрепленной одной стороной шарниром к корпусу, с возможностью поворота зажимной скобы в шарнире относительно корпуса, отличающееся тем, что корпус имеет выборку для размещения другой стороны зажимной скобы в собранном на колонне насосно-компрессорных труб положении устройства, выборка выполнена с образованием относительно дна выборки, в крайнем случае, одного выступа на корпусе, устройство содержит клин, при этом скоба на удаленной от шарнира стороне и корпус в месте, приближенном к выборке для размещения скобы, имеют, как минимум, по одному упору для взаимодействия с поверхностью клина, клин имеет возможность продольного перемещения относительно упоров корпуса и скобы при взаимодействии поверхности клина с упорами скобы и корпуса, вызывающем принудительный поворот зажимной скобы в шарнире при прижиме устройства к колонне насосно-компрессорных труб.

2. Устройство защиты кабеля в скважине по п.1, отличающееся тем, что скоба, размещенная в выборке корпуса для размещения скобы, утоплена в выборке таким образом, что размеры корпуса выходят за габаритные размеры зажимной скобы в собранном на колонне насосно-компрессорных труб положении устройства.

3. Устройство защиты кабеля в скважине по п.1, отличающееся тем, что упор зажимной скобы для взаимодействия с поверхностью клина образован выполнением окна с возможностью продольного перемещения клина в окне зажимной скобы.

4. Устройство защиты кабеля в скважине по п.1, отличающееся тем, что упор зажимной скобы для взаимодействия с поверхностью клина образован выполнением впадины с возможностью продольного перемещения клина во впадине зажимной скобы.

5. Устройство защиты кабеля в скважине по п.1, отличающееся тем, что упор зажимной скобы для взаимодействия с поверхностью клина образован выполнением выступа с возможностью продольного перемещения клина относительно выступа зажимной скобы.

6. Устройство защиты кабеля в скважине по п.1, отличающееся тем, что упор корпуса для взаимодействия с поверхностью клина образован выполнением на выступе корпуса прорези с возможностью продольного перемещения клина по прорези выступа.

7. Устройство защиты кабеля в скважине по п.1, отличающееся тем, что упор корпуса для взаимодействия с поверхностью клина образован выполнением в выступе корпуса окна с возможностью продольного перемещения клина в окне выступа.

8. Устройство защиты кабеля в скважине по п.1, отличающееся тем, что клин имеет как минимум одно отверстие.

9. Устройство защиты кабеля в скважине по п.1, отличающееся тем, что клин имеет, по меньшей мере, одно утолщение.

10. Устройство защиты кабеля в скважине по п.1, отличающееся тем, что рабочая поверхность клина выполнена ступенчатой.

11. Устройство защиты кабеля в скважине по п.1, отличающееся тем, что рабочая поверхность клина выполнена ступенчатой со скругленными переходами между поверхностями.

12. Устройство защиты кабеля в скважине по п.1, отличающееся тем, что рабочая поверхность клина выполнена с криволинейным профилем.

13. Устройство защиты кабеля в скважине по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, на одной из боковых сторон клина выполнена насечка.

14. Устройство защиты кабеля в скважине по п.1, отличающееся тем, что клин выполнен плоским и его поперечное сечение является, например прямоугольником.

15. Устройство защиты кабеля в скважине по п.1, отличающееся тем, что выемка корпуса для установки на муфту насосно-компрессорной трубы выполнена с образованием окон в корпусе.

16. Устройство защиты кабеля в скважине по любому из пп.1-15, отличающееся тем, что клин выполнен из материала с возможностью пластической деформации, с возможностью изгиба клина.