CN105209711B - 线缆保护设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于保护在管线(1)上的套管(2)上面延伸的线缆(7)的线缆保护设备(5)，所述套管围绕管的外周延伸并且在管线外周的外侧延伸已知的长度，套管具有第一端面和第二端面，线缆保护设备(5)沿管线方向的长度比所述套管(2)更长，并且线缆保护设备包括：沿着内表面的第一凹部，用以包围要被保护的所述线缆(7)；以及在所述内表面中的第二凹部，用以容纳所述套管(2)的至少一部分，所述设备的端部至少部分地覆盖套管端部的对应部分。所述第二凹部的长度大体上对应于所述套管的长度，所述第二凹部的每个端部具有适于与所述套管的对应端面接合并由此将保护设备(5)固定到套管的接合装置(4)。
Description
技术领域
本发明通常涉及一种应用在井筒内的线缆保护设备，所述线缆保护设备用于保护向下延伸穿过井孔的线缆。
本发明尤其涉及一种线缆保护设备，所述线缆保护设备能够容易并牢固地安装在管上，尤其是能够容易并牢固地安装在井内管或油管以及类似部件中的连接件上。
背景技术
尤其在碳氢化合物开采/注射和勘探操作中，将线缆向下延伸穿过井筒是非常普通的做法。已知的各种形式的线缆保护设备用于牢固地固定线缆以在操作期间将线缆的重量转移到井筒导管或油管上。这种设备还用于防止线缆在井筒内移动，以便线缆不会遭受由于撞击或摩擦井壁或衬套而造成的磨耗或磨损。例如，当线缆所连接到的水下电动泵的发动机的启动或关停在井筒内触发了振动时，这种移动会发生。这种移动还会发生在具有所附连的线缆的装置的上升/下降期间。
当前，本领域中已知的线缆保护设备通常安装在管上，所述管例如但不限于采油管。线缆以一定的距离间隔绑扎或捆扎到采油管上以用于将线缆的重量转移到采油管上。
在本领域的现有技术中，已经教导并公开了多种线缆保护设备，然而这些设备没有注重于以简单、省时并牢固的方式将线缆保护设备安装或装配在井中管的连接件上。一个示例(例如WO2006/073309)公开了一种线缆固定条，所述线缆固定条具有纵向延伸的用于固定线缆的线缆轨道。该固定条具有两个附接元件。线缆轨道和附接元件具有用于将固定条焊接到位于下方的管上的孔。与线缆的保护相关的问题涉及管的连接件或管接头，其中，衬套具有比管的直径更大的直径，并且线缆必需穿过衬套或套管。建议使用数个线缆夹来起到这一用途，例如WO94/0011609、GB2398807、GB2274294和US2009/078020所示，它们都需要围绕管延伸的固定装置。
上述现有技术的文件以及其他的文件都没有关注将线缆保护设备安装在管上是费时的这一事实。因为在每口井中都需要大量的这种设备，所以这是尤其现实的。
此外，现有的设备需要不止一个人在管附近进行安装，这在安装过程中会带来人员伤害的危险。
此外，现有技术中已知的线缆保护设备或其部件(该线缆保护设备或其部件已知是用于安装在这种例如采油管的管上)在井内具有跌落的潜在可能性，这显然需要相当昂贵的恢复和纠正操作。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于保护线缆的线缆保护设备，所述线缆保护设备具有用于将其牢固地安装在管接头上(尤其是井内管中的连接件上)的简单布置，以便使所述设备的安装和拆卸操作不费时，并且同时使所述设备被充分地固定，从而减少所述设备或其部件跌落到井筒内的可能性。本发明的目标通过根据所附权利要求书所述的设备来获得。
因此，本发明提供了一种用于保护在管线上的套管或衬套上面延伸的线缆的线缆保护设备。所述套管围绕管线的外周延伸已知的长度并且具有第一端面和第二端面。本发明的线缆保护设备或固定夹比套管更长，并且占据管和外部衬套或井孔之间的区段。内表面优选地为弯曲的，所述内表面所具有的半径使其通常整齐地(smugly)配合在管线或套管的外侧上。因此，在所述设备端部处的内半径小于中间部分的内半径，优选地仅仅稍微大于管线的内半径，由此在固定夹中限定出用于包围所述套管的外表面和端部的凹部。
根据本发明，所述第二凹部的长度大体上对应于所述套管的长度，并且所述第二凹部的每个端部具有用于接合到所述套管的对应端面中的接合装置。所述线缆保护设备由此以牢固的方式被固定到所述管线的所述套管上，这种固定是相当省时的。
根据本发明的线缆保护设备的优选实施例，接合装置中的至少一个是受载弹簧，以便通过所述接合装置将力施加到所述套管的对应端部中。
优选地，所述接合装置的接合端为楔形。
更优选地，所述弹簧具有用于允许所述接合装置接合到所述套管端部中或者从所述套管端部中脱离的释放机构。
最优选地，受载弹簧是通过固定装置固定到所述保护设备上的弹簧，所述固定装置具有在所述弹簧的一端的内部延伸的高热膨胀体，以便在高温环境中增加弹簧上的夹紧力。
附图说明
下面参照附图对本发明进行详细地描述，附图以示例的方式示出本发明。
图1为根据本发明的线缆保护设备的优选实施例的侧视图；
图1a示出了根据本发明的优选实施例的固定装置的细节。
具体实施方式
如图1所示，线缆保护设备5沿着井内管1的一定长度延伸。设备5具有沿着其内表面的第一凹部9，所述第一凹部9用于容纳线缆7，线缆在保护设备和管或管套管之间穿过，并且这种方式具有穿过套管的保护通路。井内管1装备有多个套管2，为了方便，图1中只示出一个套管。
正如下文说明的，套管2围绕管线1的外周延伸一已知的长度范围。
设备5具有沿井内管的轴向方向的长度并且该长度长于套管2的长度。设备5在内表面上还具有用于容纳套管2的一部分的第二凹部10。与套管2相同的是，第二凹部也具有两个端部11、12。
设备5的端部朝向管1延伸，由此包围套管端部。现在说明套管2，套管2具有在本领域技术人员熟悉的已知范围内变化的尺寸和形状。考虑到此，设备5的第二凹部10构造成：当固定装置4被紧固在套管端部上时，第二凹部大体上对应于套管2的长度并且顺畅地坐置在套管2上或套管2的一部分上。
设备5的第二凹部10的每个端部11、12都具有接合机构4，该接合机构4将设备5的第二凹部10的这些端部11、12固定到井内管的套管2的对应端部上。
优选地，接合机构包括在第二凹部10的任一端部11或12处对接合装置中的至少一个加载的弹簧3。图1示出了非限制性的优选实施例，其中，弹簧3在设备5的第二凹部10的两端处的接合装置4上加载。
优选地，接合装置中的一个适于接合到套管2和井中管1之间的接口区域中。
优选地，受载弹簧3是通过固定装置8被固定到保护设备5上的弹簧。固定装置8具有高热膨胀体以便在高温环境中确保紧固夹紧力。弹簧可以是不同的类型，例如螺旋弹簧或贝勒维尔垫圈。
如图1所示，弹簧3具有释放机构6，释放机构6被示出为开口，该释放机构6用于允许通过专用的服务工具(未示出)使接合装置4与套管端部接合或从套管端部脱离。
接合装置4可以是楔形以便于正确地夹紧或固定，或者可以包括用于固定或锁定到套管端部的其他装置。
本发明的关键点在于根据本发明的线缆保护设备5的构造和结构。设备5构造成：使得第二凹部10的长度大体上对应于套管2的长度。
设备5沿着第二凹部10的两端11、12安装在管1的套管2上，该第二凹部10的两端11、12通过接合装置4与套管2的对应端部接合。
一旦应用接合机构4，具有固定在第一凹部9中的线缆7的设备5就通过强制联锁(positive lock)沿着套管2安装在管1上，由此充分地防止了设备落入井中的可能性。这样还确保了相当省时的安装操作。
弹簧3通过接合装置4将力施加到套管2的对应端部中。如上所述，受载弹簧3可以是通过固定装置8固定到保护设备5上的弹簧。
固定装置8具有在弹簧的一端的内部延伸的高热膨胀体(high thermalexpansion)，以便随环境温度的增加而增加在弹簧上的夹紧力。
由图1可以清楚的看到所有的部件都是从设备5的内部进行安装，所以一旦设备5被安装，就不会有松动的部件跌落到管和井壁之间的空间中。
为了方便，图1仅示出了一个线缆保护设备5，但是这应该理解为可以存在多个这种线缆保护设备，所述多个这种线缆保护设备以一定的距离间隔沿着管线1适当地安装以用于保护相当长度的线缆。也可以围绕套管的外周将多于一个的设备安装在不同的位置，由此增加穿过套管的线缆的数量。
在图1a中，示出了具有锁定机构13的优选锁定机构的细节。这种情况下，接合装置被锁定抵抗弹簧3的位置，但是一旦锁定机构被按压抵靠管，接合装置的突出部件将接合装置从锁定机构中推出并且在套管和管之间的空间中卡合到位。按照这种方式，安装是简单的并且可以通过使用合适的工具等来自动执行。
因此，总而言之，本发明涉及一种用于保护沿着管线1在套管2上面延伸的线缆7的线缆保护设备5，所述套管围绕管的外周的至少一部分延伸并且在所述管线外周的外侧延伸已知的长度。套管沿管方向具有第一端面和第二端面并且线缆保护设备5具有沿管线方向的长度，该长度长于套管2的长度。保护设备5具有沿着内表面延伸的第一凹部9，用以包围要被保护的线缆7。保护设备在面向管和套管的表面上还包括沿横穿管方向的方向延伸的用于容纳套管2的至少一部分的第二凹部。除了线缆凹部9之外，所述设备的端部在第二凹部两侧至少部分地覆盖套管端部，以便在管方向上限定出包围适于容纳套管的体积的空间。
因此，第二凹部的长度大体上对应于套管的长度。由于套管在套管和管之间自然而然地将具有小空间，第二凹部的每个端部具有动态接合装置4，所述动态接合装置4适于接合到套管2的对应端面和管1之间的空间或过渡区域中并且由此将保护设备5固定到套管。然而，能够在套管端部中提供特征部，所述特征部用于与用于固定保护设备的接合装置相互作用。
接合装置4中的至少一个是受载弹簧3以便通过所述接合装置将力施加到套管的对应端部中。优选地，受载弹簧3具有释放机构6，以便允许通过使用合适的工具来使接合装置4接合到/脱离所述套管。优选地，接合装置4的接合端为楔形，以便被固定到套管和管之间的空间。
受载弹簧可以由通过固定装置8固定到所述保护设备5的弹簧和具有沿所述弹簧的一端延伸的高热膨胀体的延伸件来提供，以便随环境温度的增加而增加弹簧上的夹紧力。接合装置还可以包括锁定机构13，锁定机构13用于使接合装置抵抗弹簧3锁定在预加张力位置。锁定机构具有释放部件14，释放部件14在被按压就位抵靠管时将接合装置从锁定位置推出。
Claims (21)
1.一种线缆保护设备，用于保护在管线上的套管上面延伸的线缆，所述套管围绕所述管线的外周延伸并且在所述管线外周的外侧延伸已知的长度，所述套管具有第一端面和第二端面，所述线缆保护设备沿所述管线的方向具有比所述套管长的长度，并且所述线缆保护设备包括：
用于包围要被保护的线缆的沿着内表面的第一凹部，以及用于容纳所述套管的至少一部分的位于所述内表面中的第二凹部，所述线缆保护设备的端部至少部分地覆盖所述第一端面和所述第二端面的对应部分，
其中，所述第二凹部的长度对应于所述套管的长度，所述第二凹部的每个端部具有至少一个接合机构，所述接合机构被构造成与所述套管的对应端面接合并由此将所述线缆保护设备固定到所述套管上，以及
其中，所述至少一个接合机构被构造成：将力施加到所述套管的对应端面。
2.根据权利要求1所述的线缆保护设备，其中，所述至少一个接合机构具有释放机构，以便允许下述情况中的至少一者：使所述至少一个接合机构接合到所述第一端面和所述第二端面，以及使所述至少一个接合机构脱离所述第一端面和所述第二端面。
3.根据权利要求1所述的线缆保护设备，其中，所述至少一个接合机构适于接合到所述套管和所述管线之间的接口区域中。
4.根据权利要求3所述的线缆保护设备，其中，所述至少一个接合机构的接合端部为楔形。
5.根据权利要求2所述的线缆保护设备，其中，所述至少一个接合机构包括通过固定机构固定到所述线缆保护设备上的弹簧。
6.根据权利要求5所述的线缆保护设备，所述固定机构包括在所述弹簧的一端的内部延伸的高热膨胀体，以便在高温环境中确保所述弹簧上的紧固夹紧力。
7.根据权利要求1所述的线缆保护设备，其中，所述至少一个接合机构包括锁定机构，所述锁定机构用于使所述至少一个接合机构抵抗弹簧而被锁定在预加张力位置，所述至少一个接合机构具有释放部件，所述释放部件在被按压就位抵靠所述管线时将所述至少一个接合机构从锁定位置推出。
8.根据权利要求1所述的线缆保护设备，其中，所述至少一个接合机构为受载的弹簧。
9.根据权利要求1所述的线缆保护设备，其中，所述至少一个接合机构为楔形。
10.根据权利要求1所述的线缆保护设备，其中，所述至少一个接合机构为受载的弹簧，并且所述至少一个接合机构的接合端部为楔形。
11.根据权利要求7所述的线缆保护设备，其中，所述释放部件为突出部件。
12.一种线缆保护设备，用于保护在管线上的套管上面延伸的线缆，所述套管围绕所述管线的外周延伸并且在所述管线外周的外侧延伸已知的长度，所述套管具有第一端面和第二端面，所述线缆保护设备沿所述管线的方向具有比所述套管长的长度，并且所述线缆保护设备包括：
用于包围要被保护的线缆的第一凹部，以及用于容纳所述套管的至少一部分的第二凹部，所述线缆保护设备的端部至少部分地覆盖所述第一端面和所述第二端面的对应部分，以及
其中，所述第二凹部的长度对应于所述套管的长度，所述第二凹部的每个端部具有至少一个接合机构，所述接合机构被构造成接合到所述套管和所述管线之间的接口区域中并由此将所述线缆保护设备固定到所述套管上。
13.根据权利要求12所述的线缆保护设备，其中，所述至少一个接合机构具有释放机构，以便允许下述两种情况中的至少一者：使所述至少一个接合机构接合到所述第一端面和所述第二端面，以及使所述至少一个接合机构脱离所述第一端面和所述第二端面。
14.根据权利要求12所述的线缆保护设备，其中，所述至少一个接合机构的接合端部为楔形。
15.根据权利要求13所述的线缆保护设备，其中，所述至少一个接合机构包括通过固定机构固定到所述线缆保护设备上的弹簧。
16.根据权利要求15所述的线缆保护设备，所述固定机构包括在所述弹簧的一端的内部延伸的高热膨胀体，以便在高温环境中确保所述弹簧上的紧固夹紧力。
17.根据权利要求12所述的线缆保护设备，其中，所述至少一个接合机构包括锁定机构，所述锁定机构用于使所述至少一个接合机构抵抗弹簧而被锁定在预加张力位置，所述至少一个接合机构具有释放部件，所述释放部件在被按压就位抵靠所述管线时将所述至少一个接合机构从锁定位置推出。
18.根据权利要求12所述的线缆保护设备，其中，所述至少一个接合机构为受载的弹簧。
19.根据权利要求12所述的线缆保护设备，其中，所述至少一个接合机构为楔形。
20.根据权利要求12所述的线缆保护设备，其中，所述至少一个接合机构为受载的弹簧，并且所述至少一个接合机构的接合端部为楔形。
21.根据权利要求17所述的线缆保护设备，其中，所述释放部件为突出部件。
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