Устройство для крепления кабеля к размещенному в скважине трубопроводу

Устройство для крепления кабеля к размещенному в скважине трубопроводу

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для крепления кабеля к трубопроводу, спускаемому в скважину.

Цель изобретения - улучшение условий эксплуатации путем снижения поршневого эффекта и уменьшения максимального поперечного размера системы НКТ + кабель + устройство. Известно устройство для крепления кабеля к размещенному в скважине трубопроводу, описанное авторским свидетельством СССР №1259381 А1, кл. Н02G 3/26, 1984 г., в котором есть корпус с имеющим участок цилиндрической формы продольным каналом для трубопровода и открытым продольным пазом, ребра которого предназначены для защиты кабеля от механических повреждений. Это изобретение является наиболее близким аналогом заявленному изобретению и принято нами за прототип. Основным недостатком прототипа является то, что система НКТ + кабель + устройство имеет максимальный поперечный размер, больше чем система НКТ + кабель на толщину корпуса устройства, что при малых размерах внутри обсадной колонны существенно влияет на допустимые размеры НКТ и кабеля.

На фиг.1 показано устройство для крепления кабеля к размещенному в скважине трубопроводу, общий вид; на фиг.2 - вид сверху на фиг.1; на фиг.3 - разрез Г-Г на фиг.2; на фиг.4 - разрез Д-Д на фиг.3; на фиг.5 и 6 - устройство для крепления кабеля к размещенному в скважине трубопроводу в рабочем положении, на фиг.7 разрез А-А фиг.6.

Металлический корпус 1 устройства имеет продольный канал 2 для трубопровода 3, состоящего из труб 4 и соединительных муфт 5, и сообщающийся с продольным каналом 2 открытый продольный паз 6, в который полностью входит кабель 7 любой конфигурации. На корпусе 1 выполнен также продольный сквозной паз 8, сообщающийся с продольным каналом 2. Ширина паза 8 меньше диаметра канала 2.

Корпус 1 образован частями полых цилиндров 9 и 10 и двумя ребрами 11, имеющими параллельные внутренние грани. Верхняя часть корпуса 1 выполнена в виде полуцилиндра 10. Полуцилиндр 10 ограничивается изнутри цилиндрической поверхностью, диаметр которой больше наружного диаметра трубы 4 и меньше наружного диаметра муфты 5.

В нижней части корпуса 1 расположены фиксаторы, выполненные в виде бобышек 13 и 14 со снабженными резьбой отверстиями и подвижных элементов в виде ввинчивающихся в эти отверстия винтов 15 и 16, снабженных заостренными гранями 17 и 18. Корпус 1 устройства выполнен со скругленными наружными гранями и срезами 19-21 в цилиндре 9.

Устройство работает следующим образом.

При спуске в скважину 22 трубопровода 3 с кабелем 7 на дневной поверхности после ввинчивания трубы 4 в муфту 5 корпус 1 устройства через паз 8 надевается на трубу 4 выше муфты 5 перпендикулярно оси трубопровода 3 до упора полуцилиндра 10 в трубу 4. Затем корпус 1 устройства опускается вниз вдоль трубопровода 3 до упора полуцилиндра 10 концом 12 в муфту 5, фиксируя корпус 1 на муфте 5 от поперечных перемещений. Кабель 7 вводится в паз 6 между ребрами 11 и крепится к трубам 4 с помощью зажимов 23, выполненных, например, в виде металлических поясов с пряжками, позволяющими прижать кабель 7 к трубопроводу.

Затем корпус 1 устройства фиксируется на трубопроводе 3 путем ввинчивания винтов 15 и 16, имеющих квадратное отверстие 25 под ключ. При этом острые грани 17 взаимодействуют с трубой 4 и муфтой 5 таким образом, что предотвращается поворот корпуса 1 и возможность его подъема вверх относительно трубопровода 3. После фиксации корпуса 1 на трубопроводе трубопровод 3 с кабелем 7 опускаются в скважину 22. В зависимости от геометрии скважины 22 и параметров трубопровода 3 и кабеля 7 определяется необходимое для надежной работы кабеля количество устройств для его крепления.

При подъеме трубопровода 3 с кабелем 7 из скважины 22 работа по демонтажу устройства происходит в обратной последовательности выполняемых операций. Вывинчиваются винты 15 и 16 до положения, когда они своими острыми гранями 17 входят внутрь отверстий в бобышках 13 и 14 корпуса 1, снимают зажимы 23, корпус 1 поднимают вверх вдоль трубопровода 3 до выхода за пределы муфты 5 и далее снимают его с трубы 4 через паз 8.

На фиг.6 показано то же устройство, но с регулируемыми размерами ребер в направлении, перпендикулярном оси трубопровода 3. Ребра 11 имеют прямоугольные выемки, верхняя и нижняя стороны которых имеют зубцы. В выемке установлены пластины 27 с ответными зубцами, входящими в зацепление с зубцами выемки для обеспечения возможности регулирования положения пластин относительно корпуса 1 путем перестановки пластин в выемке. Накладные планки 24 предназначены для фиксации пластин 27 в установленном положении. Болтами 26 планки крепятся к ребрам 11. Пластины 27, выдвигаясь и вдвигаясь, могут регулировать положение трубопровода в скважине, т.е. помимо функции защиты кабеля от механических повреждений устройство выполняет функцию децентратора положения НКТ в скважине, т.е. сдвига оси НКТ по отношению к оси скважины на заданную величину.

Предлагаемая конструкция корпуса по сравнению с известной по авторскому свидетельству 1259381 позволяет уменьшить поперечное сечение устройства, создающее поршневой эффект, при сохранении надежной фиксации от поперечных перемещений корпуса на муфте трубопровода, что обеспечивает защиту кабеля, расположенного внутри паза 6, от соприкосновения со стенками скважины.

Паз 6 выполнен шириной, достаточной для размещения в нем кабеля наибольшего сечения, который идет с данным трубопроводом 3. 3а счет этого в сочетании с пазом 8 достигается, что максимальный поперечный размер системы НКТ + кабель + устройство для крепления кабеля не больше максимального поперечного размера системы НКТ + кабель, т.е. устройство для крепления кабеля не увеличивает максимальный поперечный размер системы НКТ + кабель в обсадной колонне скважины. Стало быть, достигается защита кабеля от механических повреждений и эффект сдвига оси НКТ по отношению к оси обсадной колонны скважины при сохранении тех же размеров кабеля, как в случае отсутствия устройства для крепления кабеля к размещенному в скважине трубопроводу.

Снабжение корпуса устройства двумя пазами 6 и 8 в цилиндре 9 позволяет уменьшить, по сравнению с известным, поперечное сечение устройства, создающее поршневой эффект, при обеспечении надежного крепления устройства на трубопроводе от продольных перемещений.

Выполнение корпуса устройства со срезами граней ребер обтекаемой формы позволяет снизить гидравлические сопротивления при движении установки в скважинной жидкости, одновременно исключая возможность застревания установки при продольных перемещениях в случае наличия неровностей в скважине.

В целом снижение поршневого эффекта при движении установки в скважинной жидкости обеспечивает ускорение спускоподъемных операций при эксплуатации нефтяных скважин с применением установок погружных электронасосов. Кроме того, за счет наличия двух пазов 6 и 8, расположенных напротив друг друга, появилась возможность защиты кабеля без необходимости уменьшения его размеров.

1. Устройство для крепления кабеля к размещенному в скважине трубопроводу, состоящему из труб, соединенных муфтами, содержащее корпус с имеющим участок цилиндрической формы продольным каналом для трубопровода и открытым продольным пазом, ребра которого предназначены для защиты кабеля от механических повреждений, и узел фиксации корпуса на трубопроводе с подвижными элементами, установленными в плоскости, перпендикулярной продольной оси корпуса, при этом корпус выполнен с продольным сквозным пазом, сообщающимся с каналом для трубопровода и имеющим ширину, меньшую диаметра канала, но большую диаметра трубы трубопровода, при этом подвижные элементы узла фиксации установлены в корпусе с возможностью размещения их на части длины в канале для трубопровода, отличающееся тем, что корпус устройства выполнен с дополнительным сквозным пазом, сообщающимся с каналом для трубопровода, причем этот паз расположен симметрично напротив первого продольного сквозного паза на противоположной стороне корпуса устройства, и этот паз, расположенный между ребрами для защиты кабеля, имеет ширину, достаточную для размещения в нем кабеля наибольшего сечения, который идет с данным трубопроводом, при этом верхняя часть корпуса выполнена в виде полуцилиндра, толщина стенки которого меньше половины разности между диаметром муфты и диаметром трубы трубопровода, к полуцилиндру крепятся две части, образующие продольный канал для трубопровода и составляющие нижнюю часть корпуса, а нижний торец полуцилиндра предназначен для взаимодействия с муфтой трубопровода, ребра для защиты кабеля выполнены с регулируемой или с нерегулируемой длиной в направлении, перпендикулярном оси скважины, при этом устройство выполняет функцию децентратора, когда за счет выступов для защиты кабеля обеспечивается поддержание сдвига осей колонны НКТ и колонны обсадных труб по всей длине колонны НКТ.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что эти два параллельных ребра имеют прямоугольные выемки, верхняя и нижняя стороны которых снабжены зубцами, при этом в выемках установлены регулируемые пластины с ответными зубцами, входящими в зацепление с зубцами выемок для обеспечения возможности регулирования положения пластин в выемке, а на сторонах ребер, противоположных защищаемому кабелю, установлены накладные планки, прикрепленные к ребрам, например, болтами.