Файл: Месенжник Я.З. Кабели для нефтегазовой промышленности.pdf

в течение 4 час. не приводит к существенному изменению Рѵср, оно остается на уровне~2 ■ІО13 ом-см. То же самое наблюдается и в случае выдержки образцов при Т= 250°С и Р = 1200 кгс/см2 (рѵср = 7-1013 ом-см).

Отдельные образцы сохраняют высокие значения рѵср и при более длительной выдержке при указанных выше па­ раметрах. Остальные образцы выходят из строя после 4,5— 5,5-часового пребывания в автоклаве при Т = 220°С, Р = 600 кгс/см2 и Т = 250°С, Р = 1200 кгс!см2 вследствие необрати­ мых изменений изоляционной оболочки, приводящих к поте­ ре эластичности и образованию кольцевого разрыва на участке около 1 см. Защитная оболочка при нагреве образ­ цов в автоклаве до Т = 220—250°С не теряла своей элас­ тичности, но образцы увеличивались в диаметре в 3—4 раза (время нагрева до 220°С составляло около 6 час.). После выдержки образца при температуре 250°С в течение 4—5 час. защитная оболочка полностью теряла свою форму и разваливалась. Отдельные участки оболочки сохраняли не­ которую эластичность, однако их прочность на разрыв практически равна нулю.

Итальянские кабели ф. „Pirelli“, в частности семижиль­ ные, имеют следующие отличия. Токопроводящая жила скручена из семи луженых проволок диаметром 0,32 мм из медно-кадмиевого сплава (98,24% Си, 1% Cd, 0,11% Sn, 0,03% Pb и др.). Изоляция выполнена из резины, включаю­

71

зины ТСШ-50 при десятисуточной вылежке увеличивается по сравнению с исходным более чем в 2 раза. Диэлектри­ ческие потери (tg8) у итальянского кабеля за 9 суток вы­ лежки увеличиваются в 4,76 раза (причем резкое увеличе­ ние начинается одновременно с резким спадом RH3), а у кабеля КСБ-6 остаются практически неизмененными. К конс­ труктивным недостаткам кабеля ф. „Pirelli“ можно отнести малые значения упругого и относительного удлинения жил, что при значительных конструктивных удлинениях брони может привести к несоответствию упругих свойств жилы и брони и, как следствие, к обрыву жил. Это подтвердилось на практике. У кабелей ф. „Pirelii“ после первых же спус­ ков в скважины отмечен обрыв от 2 до 4 жил.

Семижильные каротажные кабели ф. „Mineraria“ отлича­ ются теплостойкой изоляцией из тефлона и неопрена и рек­ ламируются для эксплуатации до Т=200°С и Р = 1400 KZCjcM".

Кабели ф. „Reinshagen“ (ФРГ) имеют медные гибкие токопроводящие жилы (в однотрех- и четырехжильном ка­ белях из 7 проволок с диаметром 0,3 мм, в семижильном — из 34 проволок диаметром 0,15 мм). В качестве изоляции применяются синтетические материалы с теплостойкостью до 230°С. Внутренний и наружный повивы брони разделены синтетическим изоляционным материалом, возможно, для уменьшения трения между ними и герметизации брони.

Одножильный румынский каротажный кабель диаметром 12 мм, показавший довольно высокие эксплуатационные свойства, имеет токопроводящую жилу, состоящую из пе­ ремежающихся 3-х медных проволок диаметром 0,4 мм и 4-х стальных диаметром 0,5 мм (так называемая „струна“).

П О ГРУ Ж Н Ы Х УС ТРО Й С ТВ

Характерными представителями этого типа являются ка­ бели для питания силовых установок в действующих скважинах, в частности для токоподвода к электробурам

72

(КТШЭ-2П), вводов в двигатели электробуров (КРЭК, КРЭП), электропитания погружных нефтенасосов (КРБК, КРБКО, КПБК и др.). Кабель типа КТШЭ предназначен для работы при напряжении 3 кв переменного тока в скважинах глубиной до 5000 м с призабойными температурой 70°С и давлениями до 1000 кгс/см2. Кабель имеет две параллельно уложенные жи­ лы сечением по 50 мм2, состоящие из 133 медных прово­ лок диаметром 0,68 ми, изолированные резиной типа РТИ-1 толщиной 3,5 мм и заключенные в оболочку из резины ти­ па РШ-2 толщиной 3,5 мм. Кабели марки КРЭП (плоские) изготавливаются сечением жил 25 и 35 мм2, КРЭК (круг­ лый)—35 мм1. Поверх трех параллельно уложенных жил в кабелях марки КРЭП и скрученных вокруг профилирован­ ного сердечника—в кабеле марки КРЭК накладывается обо­ лочка из полихлоропреновой резины. Номинальная радиаль­ ная толщина изоляции в обоих случаях составляет 2,2 мм, оболочки—2,4 мм; жилы —семипроволочные.

В связи с широким распространением кабелей для элек­ тропитания погружных нефтенасосов рассмотрим их более подробно.

Комплект установки погружного электронасоса (см. рис. 5) состоит из высоконапорного центробежного насоса 1, мас­ лонаполненного погружного электродвигателя 2 с протек­ тором 3, кабеля 4 в профилированной броне, автотрансфор­ матора 5 и станции управления 6. Погружной агрегат (центро­ бежный насос и погружной электродвигатель с протекто­ ром) опускают в скважину на насосно-компрессорных тру­ бах 7, по которым из нее откачивается пластовая жидкость или нефть. Кабель крепится к трубам поясами 8. Такова же схема использования этих кабелей с погружными насосами шахтного водоосушения или откачки термальных вод.

Серийные кабели в резиновой изоляции типа РТИ-0 и с резиновой оболочкой имеют круглое сечение по длине на­ сосно-компрессорных труб и плоское—по длине насоса и протектора. В целом погружной агрегат подвешивается на фланце обсадной колонны.

до 100 кгс-см2. Круглый кабель комплектуется плоским, се­ чение которого меньше на одну градацию. Например, круг­ лый кабель сечением 3 x 1 6 мм2 комплектуется плоским сечением 3 X 10 мм2 и т. д.

Традиционная конструкция силового кабеля предусма­ тривает токопроводящую герметизированную семипроволоч­ ную жилу правильной скрутки ( 1 + 6 м), изолированную

73

резиной по ГОСТу 206864. Продольная герметизация жи­ лы достигается покрытием центральной медной проволоки резиновой оболочкой, объем которой соответствует объему междупроволочных промежутков жилы. При скрутке пос­ ледней промежутки заполняются резиной.

Поверх общей скрутки изолированных токопроводящих жил накладывается шланговая нефте-газостойкая оболочка из

ваются индивидуальные шланговые оболочки из резины ти­ па РШН-2.

В опытных кабелях КРБК-У и КРБК-В разработки ТашНИКИ защитная оболочка выполнена из резины марки ШГС-50 на основе бутадиеннитрильного каучука СКН-26 М отечественного производства, разработанной ВНИИКП спе­ циально для применения в кабелях типа КРБК взамен ре­ зины НШ-40.

Каучук СКН-26 по сравнению с полихлоропреновым, при­ меняемым для изготовления защитных оболочек в серийных кабелях (наиритом), обладает более низкой газопроницае­ мостью и лучшими характеристиками по сопротивлению тепловому старению, существенно превосходит наирит по стойкости к действию нефти и минеральных масел.

По результатам лабораторных исследований резина марки ШГС-50 была рекомендована для применения в опытных кабелях КРБК-У и КРБК-В, хотя и не ожидалось, что она окажется работоспособной в скважинах с высоким газовым фактором—150—180 мА\т и более.

Действительно, кабели марок КРБК-В и КРБП-В с изо­ ляцией из резины ТСШ-50/106 6 и защитной оболочкой из резины ШГС-50 работают в объединении „Татнефть“ (НГДУ „Альметьевнефть“ и „Октябрьнефть“) с 1968 года. В сква­ жинах НГДУ „Альметьевнефть“ эксплуатировались 4 строи­ тельные длины кабеля; из них одна после 150 суток рабо­ ты попала в аварию и была списана, а остальные работали при газовом факторе 50 M 3j m и температуре 37°С, соответ­ ственно, 393, 791 и 397 дней. В среднем каждый кабель был за это время трижды поднят из скважины по причинам, не зависящим от него; имел место один случай механического повреждения брони при подъеме кабеля. Ни одного случая загазованности кабеля не наблюдалось. Сопоставительный анализ показывает, что в подобных условиях серийные ка­ бели КРБК ведут себя заметно хуже. КРБК-У и КРБП-У, проходившие испытания в скважинах объединения „Куйбышевнефть“ с чрезвычайно высоким газовым фактором (до 270 M 3j/n) при высоких гидростатических давлениях (до 170 KicjcM1), оказались практически неработоспособными в этих

74

условиях. При подъеме их из скважины наблюдалось боль­ шое количество вспучиваний и разрывов защитной оболоч­ ки, вследствие чего два из трех кабелей оказались нере­ монтоспособными.

Исходя из сравнения свойств резин ШГС-50 и НШ-40, можно ожидать, что кабели с защитными оболочками из резины ШГС-50 будут при прочих равных условиях в сква­ жинах (газовый фактор, температура, давление и т. д.) бо­ лее работоспособны, чем кабели с защитными наиритовыми оболочками, и их предельные параметры эксплуатации, в частности газовый фактор и температура, будут выше, чем у серийных кабелей КРБК. Их величины могут быть уста­ новлены в процессе эксплуатации усовершенствованных ка­ белей в скважинах, имеющих газовый фактор в диапазоне 50-г 120 M3jm и гидростатические давления —1004-170(200)

кгс/см2.

Защита шланговой оболочки от повреждений при брони­ ровании и эксплуатации, а также от действия нефти дли­ тельное время осуществлялась двухслойной обмоткой из маслостойкой лакотканевой ленты и оплеткой из хлопчато­ бумажной пряжи, пропитанной противогнилостным составом — суриком с олифой. Поскольку, с одной стороны, сурик был сравнительно малоэффективен, так как вымывался при на­ хождении кабеля в скважине, с другой — весьма дефицитен, решили или заменить его другим составом, или применить оплетку, не требующую пропитки. По результатам исследо­ ваний, проведенных совместно с Ташкентским текстильным институтом, завод „Ташкенткабель“ внедрил для пропитки х/б пряжи ацетальную смолу; а завод „Подольсккабель“ применил оплетку из шелка-лавсана.

Исследованиями ТашНИКИ с ВНИИКП установлено, что шелк-лавсан по стойкости к гниению обладает преимущест­ вами перед другими материалами, поэтому его рекомендо­ вали для изготовления оплетки. Однако оплетка — самая малопроизводительная операция в технологии рассматривае­ мых кабелей, в связи с этим ее заменили обмоткой из со­ ответствующих материалов. Так, новыми техническими ус­ ловиями ТУ.16.505.187 —71 предусматривается применение в круглых кабелях вместо оплетки обмотки из прорезиненной тканевой ленты. Плоские кабели, как и по прежним техни­ ческим условиям, имеют обмотку из стеклоткани, лакотка­ ни и оплетку или обмотку из прорезиненной тканевой лен­

погружных нефтенасосов применяются следующие сочета­ ния: 'lj изоляция из полиэтилена высокого давления (ПЭВД),

75