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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 165

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Основным изготовителем кабелей для погружных насо­ сов является завод „Ташкенткабель“. Однако для обеспе­ чения постоянно увеличивающейся добычи нефти с 1960 г. производство кабелей для нефтедобычи было организовано и на заводе „Подольсккабель“. Предполагается организа­ ция производства их также и на заводе „Томкабель“.

По мере увеличения глубин, с которых производится откачка нефти погружными электронасосами, увеличивается требуемая мощность установок, что вызывает необходимость повышения рабочего напряжения. В этом аспекте возрас­ тают требования к кабелям для электропитания погружных

установок. В связи с этим возникла

необходимость в раз­

работке

кабелей

на повышенные напряжения (КРБК на 1500

и 2300 в и КРБП на 1200 и 2100 б),

способных работать в

среде пластовой многофазной

жидкости, насыщенной неф­

тяными

газами,

давлением до

200 кгс/см2 и

температурой

до 95°С.

 

разработки высоковольтных

кабелей Таш­

В результате

кентским НИКИ с 1964 г., проводившейся

в направлении

увеличения температуростойкости изоляционных и защитных материалов и наиболее удачного их конструктивного при­ менения, была изготовлена опытная партия кабелей марок КРБК-В и КРБП-В, находящаяся в настоящее время на промысловых испытаниях.

До недавнего времени единственным материалом для за­ щитных оболочек кабелей для нефтедобычи являлась рези­ на, обладающая всеми необходимыми положительными ка­ чествами—достаточной в данном случае температуростой-

костьго, стойкостью к продавливанию, хорошей

гибкостью,

возможностью качественной сростки круглого

и плоского

кабелей, герметичным вводом плоского кабеля

в установку

и т. д. Но наряду

с этим

все

существующие

рецептуры

шланговых резин

применительно

к условиям эксплуатации

кабелей для нефтедобычи

обладают крупным недостатком-

низкой нефтегазостойкостью. Он является причиной часто­ го выхода из строя кабеля после первого подъема его из

скважин, особенно в условиях эксплуатации

с повышенным

газовым фактором

(до 180 и более мъ!т нефти).

В связи с этим

дальнейшее направление

в

разработках

и совершенствовании конструкций кабелей для

нефтедобы­

чи определялось поиском и применением в них материалов, обладающих высокой нефтегазостойкостью. Разработчики обратились к пластмассам, в частности, к полиэтилену низ­ кого давления (ПЭНД), а также композиции резин с ним, удовлетворяющим, кроме нефтегазостойкости, и другим эксплуатационным требованиям.

Заводом „Ташкенткабель“ с применением результатов

9



проведенных в ТашНИКИ исследований разработана конс­ трукция кабеля, предусматривающая изоляцию из ПЭВД и защитную оболочку из ПЭНД, изготовлена опытная партия кабеля марки КПИБК (КППБ) и представлена к эксплуата­ ционным испытаниям. Конструкция кабеля с отдельно ошлангованными жилами (изолированными ПЭВД и покрыты­ ми оболочкой из ПЭНД; была разработана заводом „Подольсккабель“. Предварительные испытания вышеуказанных кабелей показали приемлемость применения пластмасс в ка­ честве материала для защитной оболочки кабеля. В то же время применение их в этих целях не лишено и недостат­ ков. В частности, из-за хладотекучести полиэтилена ввод кабеля в установку нельзя выполнить достаточно герме­

тичным.

Настоящее время характеризуется дальнейшими иссле­ дованиями по усовершенствованию конструкций и произ­ водства кабелей для нефтедобывающей промышленности (замена оплетки на обмотку и т. п.), а также по созданию газонефтеводостойких кабелей для работы в температурных диапазонах 60-У 95 и 150-у180°С.

Неотложной задачей является создание соответствующих изоляционных и защитных материалов. Работы в данном направлении наиболее интенсивно проводятся применитель­

но к каротажным кабелям, используемым

в наиболее

жест­

ких эксплуатационных условиях. Поэтому

в определенном

смысле, кроме времени непрерывного нахождения в

сква­

жине, можно считать, что условия эксплуатации других ви­ дов кабелей для проведения работ в скважинах являются частными случаями условий эксплуатации грузонесущих, в основном каротажных, кабелей.

Жестким эксплуатационным фактором является длитель­ ное воздействие на кабель, в основном силовой, для элек­ тропитания погружных нефтенасосов, теплоэлектронагрева­ телей и т. д., агрессивных скважинных жидкостей, насы­ щенных газами. В связи с этим вопрос о влиянии эксплуа­ тационных сред на кабели будет рассмотрен особо.

Со времени издания первой работы [92] по каротажным кабелям прошло 17 лет. За этот период произошли сущест­ венные перемены, обусловленные ужесточением условий эксплуатации и новыми задачами, как в номенклатуре вы­ пускаемых кабелей, так и в применяемых материалах, тех­ нологии изготовления и т. п. Результатом теоретических и экспериментальных исследований явилось создание новых кабелей для проведения геофизических и вспомогательных работ в скважинах и нефтедобычи.

Работа [48] имеет основной уклон в эксплуатацию кабе­ лей; в ней не рассматриваются некоторые вопросы, пред-

ю


ставляющие большой интерес как для для разработчиков, так и эксплуатационников. В связи с этим в настоящей мо­ нографии сделана попытка анализа принципиальных вопро­ сов разработки и изготовления, электрического и теплового расчетов, а также эксплуатационной надежности кабелей для проведения геофизических исследований в скважинах и нефтедобычи — кабелей для нефте газовой промышленности.

Впоследние годы М. Ф. Глушко, Э. А. Шахназаряном,

Л.М. Мамаевым и др. проведены фундаментальные иссле­

дования напряженного состояния

бронированного

кабеля

и разработана уточненная методика

механического

расчета

кабеля, применимая при конструировании каротажных и дру­ гих бронированных кабельных изделий.

В данной монографии бронированный кабель рассматри­ вается как единая взаимосвязанная электромеханическая система.

Автор приносит глубокую благодарность за ценные за­ мечания докт. техн. н. проф. акад: АН УзССР X. Ф. Фазылову, И. Т. Соколову, докт. техн. н. проф. С. Н. Колесову, Н. С. Волкову, Н. И. Белоруссову, лауреату Государст­ венной премии Ю. Ф, Феоктистову и И. 3. Шабадашу.

и

Г л а в а 1

ГРУЗОНЕСУЩИЕ И НЕГРУЗОНЕСУЩИЕ КАБЕЛИ

ВСИСТЕМАХ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО И НЕФТЕДОБЫВАЮЩЕГО КОМПЛЕКСОВ

§ 1. ПРИМЕНЕНИЕ БРОНИРОВАННЫХ, ОШЛАНГОВАННЫХ И ОПЛЕТЕННЫХ КАБЕЛЕЙ В ГЕОФИЗИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ

Важнейшей народнохозяйственной задачей в настоящее время является широкое освоение огромных ресурсов неф­ ти и газа. Прогнозы показывают, что запасы полезных иско­ паемых, в том числе нефти, газа, должны быть сосредото­ чены на больших глубинах, и затраты на бурение и иссле­ дование сверхглубоких скважин могут быть окуплены в короткие сроки. Соответствующими постановлениями пар­ тии и правительства предусматривается проведение исследо­ ваний земной коры до подкоркового слоя на глубинах до 18000 м. Осуществление работ по сверхглубокому бурению намечено в несколько этапов, первым из которых является достижение глубины 7 000 м.

Сверхглубокое бурение, кроме открытия новых запасов полезных ископаемых, позволит проверить многочисленные гипотезы о поверхностях Конрада и Мохоровичича, составе вещества базальтового слоя и мантии и др., а также, что особенно важно,—изучить строение земной коры и физиче­ ские процессы, происходящие в недрах Земли. В частности, огромный интерес представляет возможность подтверждения гипотезы о радиогенном происхождении внутреннего тепла Земли.

Советский проект сверхглубокого бурения предусматри­ вает бурение на суше в различных районах страны — в Прикаспийской впадине, Азербайджане, Средней Азии, на Урале, в Забайкалье и на Курильских островах. Пробурен ряд глубоких скважин глубиной более 6 000 м, К середине 1971 г. самая глубокая скважина в СССР имела глубину 7410 м (Белоруссия). В США к этому времени имелись 2 глубокие скважины, пробуренные на суше „Юниверсити Е- E-1“ в Техасе — глубина 7724 м и „Руберте-5“ — глубина 7316 м [51].

Американский проект сверхглубокого бурения в отличие от советского предусматривает бурение скважин со дна

1?


океанов, учитывая, что земная кора под океанами наиболее

тонкая — примерно 5—10 км. Начаты работы по

сверхглу­

бокому бурению у берегов Южной Калифорнии

и в

райо­

не Гавайских островов.

В

последнем

случае

пред­

полагается дойти до слоя

Мохоровичича,

расположенного

здесь, по расчетам ученых, на глубине 10—12 км [51].

Геофизический комплекс для

проведения исследователь­

ских и других работ в скважинах (электрический и другие виды каротажа, боковое каротажное зондирование, необхо­ димое для составления геологического разреза, термомет­ рия, измерение диаметра, кривизны и отклонения по азиму­ ту наклонной скважины, определение места притока воды, перфорация и торпедирование1, отбор жидкости из пластов пробоотборниками и т. д.) в общем случае состоит из пог­ ружаемых в них устройств, спускоподъемного оборудова­ ния, наземной, измерительно-управляющей станции, каротаж­ ного кабеля (рис. 1). Последний в большинстве случаев

t

Рис. 1. Схема эксплуатации каротажною кабеля:

/ —подъемник с лебедкой и барабаном; 2 -ролик блок-баланса; 3—кабель.

одновременно выполняет тройную роль: 1) линии электри­ ческой связи между наземной станцией и погружаемым в скважины устройством, 2) троса для подвески и опускания скважинных устройств и 3) измерителя глубины их погру­ жения. В зависимости от требований и условий эксплуата­ ции применяются бронированные, ошлангованные или опле­ тенные каротажные кабели. В бронированных грузонесущий

1 После бурения до проектной глубины устанавливается колонна об­ садных труб и производится перфорация пласта на уровне залегания нефти и газа, а также торпедирование для увеличения поступления нефти.

13