CN111032993A - 电缆保护设备 - Google Patents

Abstract

一种用于保护电缆(11)的电缆保护设备(10)，该电缆保护设备在位于管道(12)表面上的特征件(13)上方延伸，所述特征件(13)在所述管道的周界外具有已知长度并且具有第一端部表面和第二端部表面，该电缆保护设备(10)在管道(12)的方向上的长度大于所述特征件(13)的长度，并且该电缆保护设备包括用于封围待保护的电缆(11)的通道和位于内表面上的适用于容纳一个或多个特征件(13)的至少一部分的凹部，该一个或多个特征件具有第一端部表面和第二端部表面，所述保护设备(10)的端部至少部分地覆盖特征件(13)的端部的相应部分，其中，凹部的长度基本上对应于特征件(13)的长度，所述凹部的每个端部设置有接合装置(5，6)，该接合装置适用于与特征件(13)的相应端部表面接合，从而将电缆保护设备(10)固定到特征件(13)，并且其中，电缆保护设备(10)被制成为一体件，电缆保护设备在凹部上方延伸的部段中包括柔性弹簧部段(4)，该柔性弹簧部段位于电缆保护设备(10)的第一端部与第二端部之间。

Description

电缆保护设备

技术领域

本发明总体涉及一种适用于井眼内的电缆保护设备，该电缆保护设备用于保护向下延伸穿过钻孔的电缆。

特别地，本发明涉及一种电缆保护设备，该电缆保护设备可容易且牢固地安装在管道上，尤其是被安装在位于井下管道或管子件等的连接部上方的诸如套环或套筒的特征件上。

背景技术

使电缆向下延伸穿过井眼是非常常见的作业，尤其是在碳氢化合物生产/注入和勘探操作中。还已知各种形式的电缆保护设备，用于牢固地保持电缆，以在操作期间将电缆的重量转移到井眼导管或管子件。这种电缆保护设备还用于防止电缆在井眼内移动，使得电缆不会因为与井壁或套管碰撞或摩擦而经受摩擦或磨损。例如，当可能与电缆连接的浸没式电动泵的马达开启或关闭时，会触发井眼内的振动，从而可能发生这种移动。在电缆所附接的任何设备的升/降期间也可能发生这种移动。

现有技术中已知的电缆保护设备通常被安装在管道(例如但不限于生产管子件)上。例如，如US7784537、GB2377717B和WO1994/011609所描述的，电缆可以间隔地绑扎或捆扎到生产管子件上，以用于将电缆的重量转移到生产管子件上。DE924141C示出了类似的解决方案，在DE924141C中，弹簧被夹紧在管道周围，以将该设备保持就位。

然而，上述电缆保护设备的安装是很费时间的。这是特别真实的，因为每个井中都需要相当大量的这种电缆保护设备。在US9500042中已经提出了针对该问题的解决方案，该解决方案将电缆保护设备夹紧到管道上的、诸如封围管道联接点的套环或套筒的特征件的端部，而不需要围绕管道延伸的条带或类似物。

然而，US9500042中描述的解决方案相对复杂，包括多个不同的部件，这既增加了成本和某些构件失效的机会，又增加了在井内脱落的风险，这显然需要相当昂贵的恢复和矫正操作。

现有技术在很大程度上还取决于待安装在管道上的人为干预装置。设备上的通常安装有电缆保护设备的区域是钻台，更具体地是钻台区域，由于用于操作人员的风险分类，该钻台区域通常被标为“红色区域”。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于保护电缆的简易且廉价的电缆保护设备，该电缆保护设备具有简单的布置，以用于将该电缆保护设备牢固地安装在特征件(诸如管道接头处的套环)上、特别是安装在井下管道中的连接部上，使得电缆保护设备的安装和拆卸操作不会耗费时间，同时又足够安全，从而降低部件从该设备或该设备的部件上脱落并落入井眼中的机会。还需要最小化或消除对人机交互的需求，以确保对人员造成伤害的风险更小。本发明将允许机器人安装，从而大大减少了人机交互。通过根据所附权利要求所述的电缆保护设备来实现本发明的目的。

因此，本发明提供了一种电缆保护设备，该电缆保护设备包括用于至少一根电缆的通道，该通道沿着设备的长度在管道的方向上延伸。电缆保护设备沿着轴向方向在位于管道或管路上的套环、套筒或类似特征件上方延伸，并且可被制成单个部件。该特征件沿着管道的长度延伸并具有突出到管道外表面外的第一端部表面和第二端部表面，以用于为保护设备中的轴向定向的接合装置提供夹紧部。

因此，根据本发明的电缆保护设备限定了长于特征件的夹具，并且在电缆保护设备中限定了用于封围特征件的外表面和端部的一部分的凹部，其中，电缆保护设备具有接合装置，该接合装置适于沿相反的轴向方向接合在所述特征件中，该接合装置优选地为楔形，以用于在套环与管道之间进行接合或通过朝向所述特征件的端部施加力来进行接合。

附图说明

将在下文中参考附图对本发明进行描述，附图以示例的方式示出了本发明。

图1示出了当被安装在管道上时平视看到的本发明的实施例。

图2示出了图1所示的实施例的半剖视图，该半剖视图从图1旋转90度。

图3示出了本发明的替代实施例。

图4示出了图3所示的设备的安装。

具体实施方式

在图1中，根据本发明的电缆保护设备(10)或夹具被示出为沿管道(12)安装在套环(13)中。电缆(11)穿过设备中的通道，从而在套环(13)上方受到保护。在附图中，通道延伸穿过保护设备并且完全被保护设备封围，但也可替代地由位于保护设备与管道以及套环之间的凹部或凹槽构成，使得该设备可以在与将该设备安装到套环上的操作相同的操作中被定位在电缆(11)上方。

电缆保护设备(10)沿管道方向被制成为具有中间部分的一体件，该中间部分具有至少一个弹簧部段(4)和用于联接到安装工具(未示出)的连接点(1，2)。安装工具可以是适于在设备定位到套环(13)上之前通过沿纵向方向拉伸设备(10)来将力施加在电缆保护设备(10)上的任何类型的安装工具。根据所需的弹簧力以及安装工具的类型，连接点可能不是必需的，因为安装工具可接合在位于保护设备上的其他特征件中或者因为应用场合仅允许通过手动进行安装。

这在图2中示出，在图2中，设备具有接合装置(5，6)，当安装工具已经释放设备10上的拉伸时，该接合装置接合到套环(13)的端部中。接合装置(5，6)可以是能够接合到位于套环(13)的端部中的相应结构中或接合到套环(13)与管道(12)之间的空间中的楔形形状或类似形状，或者来自弹簧部段(4)的弹簧力可仅提供并保持足够的摩擦力，以在套环(13)的端部上提供夹紧部，从而在弹簧部段(4)上的力被释放时将设备(10)保持就位。

在示出的实施例中，弹簧部段(4)对称地定位在容纳电缆(11)的通道的两侧，并且为了使设备(10)沿纵向方向扩张，通道可设置有中断部或开口(3)，该中断部或开口使设备(10)的第一端部和第二端部能够相对于彼此移动。作为替代方案，中断部(3)可由柔性主体或覆盖件构成。

其他解决方案也是有可能的，例如，弹簧部段(4)在设备(10)的中间部分上方延伸并且也覆盖电缆通道。

尽管在此示出并讨论了套环(13)，但清楚的是，设备(10)可沿着管道被夹紧到具有相应的端部部分的任何特征件上，该相应的端部部分可以为接合装置(5，6)提供夹紧部。

这样，本发明大大简化了电缆保护设备的铸造/加工和安装。电缆保护设备将仅由一个部件构成。该部件可以以初始未加工状态进行铸造。可以对构成保护设备的夹具(或夹具的一部分)进行各种热处理，以获得所需的机械性能。这可以例如是弹性变化或硬度变化。

铸造之后，必要时可通过对唇形接合装置(5，6)进行加工来进一步改进对保护设备或夹具的去毛刺和表面抛光处理，以使套环(13)上的夹紧部达到所需的公差。可能需要切割夹具(10)的中心部分(3)，以使设备(10)的端部部段能够独立移动。需要在设备(10)的两个端部形成必要的孔或凹部(1，2)或其他合适的连接特征件，以使得能够附接安装/拆卸工具。

因此，电缆保护设备或夹具(10)通过凹部/孔(1，2)被安装在安装工具(未示出)上，并且安装工具将需要被设计成使夹具(10)充分伸长，以使唇形接合装置(5，6)分开得比套环(13)的长度更远，以便将夹具(10)安装在套环上。

在安装过程中，将待保护的一根或多根电缆(11)安置在夹具(10)与套环(13)之间的通道中，并且朝向套环(13)推动夹具(10)。当安装工具松开夹紧部时，仍保持夹具(10)和电缆(11)朝向套环(13)，该夹紧部使夹具(10)能够稳固地将接合装置(5，6)接合在套环(13)与管道(12)之间的空间中。

孔/凹部(1，2)可被设计成使得在从夹具(10)释放安装工具之前可以使用安装工具来验证夹具(10)被稳固地夹紧。

图3和图4示出了使用安装工具(20)来安装夹具(10)的替代方式，该安装工具接合到连接部件1、2中，并使夹具向后弯曲以打开凹部，从而将夹具安装到套环(13)上，弹簧力提供了抵靠套环(13)的端部的夹紧部或者迫使接合装置(5，6)接合在套环(13)与管道(12)之间或可能接合到套环的端部的结构中。为了简单起见，在图中省略了该通道或凹部以及电缆(11)，但如图1和图2所示，电缆基本上将在例如由处于设备与套环以及管道之间的凹部或凹槽构成的通道中穿过该设备。在这种情况下，当整个设备弯曲时，可省略电缆通道或凹部中的中断部。

安装该设备的另一替代方法是通过施加径向力，将电缆保护设备用力推靠在套环上。于是，夹具和/或套环处有轻微斜角将迫使电缆保护设备或夹具(10)在柔性部段处拉伸或弯曲，这使得能够通过抵靠在套环(13)的端部上的夹紧部或通过迫使接合装置(5，6)接合在套环(13)与管道(12)之间而将夹具(10)推动就位，然后将夹具锁定就位。在该后一种设计中，明显的是，将不需要联接点(1，2)或者联接点可以由用于保持设备(10)的安装工具的夹紧部构成。

综上所述，本发明涉及一种电缆保护设备或夹具(10)，该电缆保护设备或夹具用于保护在特征件上方延伸的电缆(11)或其他设备，该特征件例如是位于管道表面上的覆盖管连接部的套环(13)。特征件(13)在所述管道周界外具有已知长度并且具有第一端部表面和第二端部表面。电缆保护设备在管道方向上的长度大于所述特征件(13)的长度，并且电缆保护设备包括用于封围待保护的一个或多个电缆(11)的通道和位于内表面中的、适用于容纳一个或多个特征件(13)的至少一部分的凹部，该一个或多个特征件具有第一端部表面和第二端部表面，所述保护设备的端部至少部分地覆盖特征件(13)的端部的相应部分。

保护设备或夹具(10)的凹部的长度基本上对应于特征件(13)的长度，所述凹部的每个端部设置有接合装置(5，6)，该接合装置适用于与特征件(13)的相应端部表面接合，从而将保护设备(10)固定到特征件(13)。根据本发明的保护设备被制成为一体件，该保护设备在凹部上方延伸的部段中包括至少一个柔性弹簧部段(4)，该柔性弹簧部段位于设备的第一端部与第二端部之间。弹簧部段(4)可允许延长夹具(10)的长度和/或使设备产生弯曲，以及允许力或夹紧部抵靠在特征件(13)的端部表面(5，6)上。

根据本发明的设备可在弹簧部段的每一侧上包括用于安装工具的至少一个联接点1、2，该安装工具迫使设备(10)的端部彼此远离。

弹簧部段(4)可适用于通过安装工具在沿着管道(12)方向的方向上被施加力，从而迫使端部部分彼此远离，并且当安装工具释放弹簧(4)时，接合装置(5，6)接合到特征件(13)的端部中。替代地，弹簧部段适用于通过安装工具在远离管道的方向上弯曲，从而在释放力时接合到套环中。或者在另一替代设计中，通过在径向方向上施加力迫使夹具弯曲或拉伸。

弹簧部分(4)可适用于通过接合装置(5，6)向特征件(13)或套环的端部提供力，或者所述接合装置(5，6)中的至少一个接合装置适用于例如通过在特征件(13)上提供与接合装置(5，6)相配或匹配的楔形接合端部而接合到位于套环(2)与管道(1)之间的交界区域中。

一个或多个弹簧部段(4)(例如沿纵向方向位于通道的每一侧上的一个弹簧部段)可具有不同形状，其中，通道被设置有具有选定长度的中断部，以允许电缆保护设备(10)的第一端部与第二端部之间的移动。替代地，弹簧部段(4)可在电缆保护设备(10)的宽度上延伸。

沿着用于保持电缆(11)的电缆保护设备(10)的长度延伸的电缆通道可具有锯齿形表面或其他合适的图案，以使该设备能够夹紧电缆(11)，从而防止电缆(11)相对于管道(12)移动。

以类似的方式，电缆保护设备(10)与管道(12)和/或套环(13)之间的接触表面可具有锯齿形表面或其他合适的图案以增加表面摩擦力，从而防止电缆保护设备(10)相对于管道(12)或套环(13)的旋转移动。

Claims (11)

1.一种用于保护电缆(11)的电缆保护设备(10)，所述电缆保护设备在位于管道(12)表面上的特征件(13)上延伸，所述特征件(13)在所述管道周界外具有已知长度并且具有第一端部表面和第二端部表面，所述电缆保护设备(10)在所述管道(12)的方向上的长度大于所述特征件(13)的长度，并且所述电缆保护设备包括用于封围待保护的电缆(11)的通道和位于内表面上的适用于容纳一个或多个特征件(13)的至少一部分的凹部，所述一个或多个特征件具有第一端部表面和第二端部表面，所述保护设备(10)的端部至少部分地覆盖所述特征件(13)的端部的相应部分，

其中，所述凹部的长度基本上对应于所述特征件(13)的长度，所述凹部的每个端部设置有接合装置(5，6)，所述接合装置适用于与所述特征件(13)的相应端部表面接合，从而将所述电缆保护设备(10)固定到所述特征件(13)，并且

其中，所述电缆保护设备(10)被制成为一体件，所述电缆保护设备在所述凹部上方延伸的部段中包括柔性弹簧部段(4)，所述柔性弹簧部段位于所述电缆保护设备(10)的第一端部与第二端部之间。

2.根据权利要求1所述的电缆保护设备(10)，所述电缆保护设备在所述弹簧部段(4)的每一侧上包括用于安装工具(20)的至少一个联接点(1，2)，所述安装工具迫使所述电缆保护设备(10)的端部彼此远离。

3.根据权利要求2所述的电缆保护设备(10)，其中，所述弹簧部段(4)适用于通过所述安装工具(20)在沿着管道方向的方向上被施加力。

4.根据权利要求2所述的电缆保护设备(10)，其中，所述弹簧部段(4)适用于通过所述安装工具(20)在远离所述管道的方向上弯曲，从而在释放所述力时接合到所述套环(13)中。

5.根据权利要求1所述的电缆保护设备(10)，其中，所述接合装置(4)中的至少一个接合装置适用于接合到所述套环(2)与所述管道(1)之间的交界区域中。

6.根据权利要求5所述的电缆保护设备(10)，其中，所述接合装置(5，6)的接合端部是楔形的。

7.根据权利要求1所述的电缆保护设备(10)，所述电缆保护设备在所述通道的每一侧上沿纵向方向包括一个弹簧部段(4)，所述通道设置有具有选定长度的中断部(3)，以允许所述设备的第一端部与第二端部之间的移动，同时保持对所述电缆(11)的保护。

8.根据权利要求1所述的电缆保护设备(10)，其中，所述弹簧部段(4)在所述电缆保护设备(10)的宽度上方延伸。

9.根据权利要求1所述的电缆保护设备(10)，其中，电缆通道具有锯齿形表面或其他合适的图案，以使所述电缆保护设备(10)能够夹紧所述电缆(11)，从而防止电缆(11)相对于管道(12)移动。

10.根据权利要求1所述的电缆保护设备(10)，其中，与所述管道(12)或所述套环(13)接触的表面具有锯齿形表面或其他合适的图案以增加表面摩擦力，从而防止所述电缆保护设备(10)相对于所述管道(12)或所述套环(13)的旋转移动。

11.根据权利要求1所述的电缆保护设备，其中，所述通道由凹槽构成，该凹槽适用于将所述电缆封围和保持在所述设备与所述管道和所述特征件之间。

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