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

ом-см при снижении температуры. При совместном действии

Рис. 13. Зависимость удельного сопротивления изоляционной резины ТСШ-50:

а — от воздействия баротермических факторов: 1 , 2 — Igpv — f(T) соответственно при подъеме и снижении ее; 3 — lgpv = f(T, Р) при подъеме Т и Р; б — от темпе­ ратуры: 1—4—рѵ = f(T) соответственно при атмосферном давлении и при 500; 800 и

500 кгсісм* (кривая 4 постооена по данным исследования идентичных образцов в автоклаве Раменского отделения ЕНИИГ); в —логарифма удельной электропровод­ ности от обратного значения температуры (°К) при давлениях, кгеіем*: 7 — 7; 2 — 500; 3 — 500 (рассчитано по данным Раменского отделения ВНИИГ); 4 — 800.

Гидростатическое давление снижает рѵ в температурном интервале 904-150° С до 10 раз. С увеличением температу­

124

шйется до 5-1012 ом-см. Увеличение давления до 500 кгс/см2 снижает рѵ в 5 раз при 130° С, а до 800 кгс/см2—в 50. Та­

кое резкое снижение, очевидно, происходит вследствие уве­ личения диффузии воды в резиновую изоляцию.

Процесс интенсивной кратковременной диффузии воды в резиновую изоляцию под давлением в значительной мере

\

ется на порядок, в том числе 60% за счет теплового ста­ рения и 40% за счет необратимой диффузии воды в рези­ ну под давлением. Выдержка образцов под давлением 800 кгс/см2 при температуре 130°С сопровождается некоторым увеличением рѵэкв как во время выдержки на данном ре­

жиме, так и после снятия давления и охлаждения. Это свя­ зано с перевулканизацией резины, потерей эластичности и уменьшением подвижности носителей тока. Однако повтор­ ные циклы нагрева снижают рѵэкв вследствие появления в

изоляции быстро развивающихся микротрещин, ускоряю­ щегося при работе кабеля в скважине под действием ин­ тенсивных механических знакопеременных нагрузок, рас­ тяжения, сжатия, изгибов и т. д.

Температурная зависимость электропроводности при пос­ тоянном давлении у резины ТСШ-50 имеет особенности, от-

125

дичающие ее от аналогичной зависимости неполярных или малополярных пластмасс (фторлон, полиэтилен и др.) Если зависимость, приведенную на рис. 13, б, представить в виде

lg о = f (-J-) (см рис. 13, ß), то будет видно, что в интервале

температур 70-у90°С на каждой кривой имеется точка пе­ региба, начиная с которой темп увеличения электропровод­ ности изоляции уменьшается со скоростью ~-0,25°С см^/кгс, причем, в противоположность теплостойким пластмассам, она с увеличением гидростатического давления смещается в об­ ласть меньших температур.

Уменьшение темпа роста электропроводности при темпера­ турах выше точки излома, видимо, можно объяснить хаоти­ ческим перемещением носителей тока с высокой кинети­ ческой энергией, затрудняющим процесс электропроводнос­ ти. Изменение последней (в том числе смещение точки пе­

одновременно протекающих процессов:

1.Увеличения плотности изоляции, приводящего к рос­ ту электропроводности вследствие увеличения концентра­ ции носителей тока в единице объема.

2.Уменьшения электропроводности вследствие увеличе­ ния сил взаимодействия частиц вещества, препятствующих передвижению носителей тока.

3.Частично или полностью обратимого процесса диффу­ зии воды в изоляцию, происходящего более интенсивно при увеличении давления.

Вклад диффузии в электропроводность у резин, в отли­

чие от пластмасс, очень существенен, что, по всей вероят­ ности, связано с их сравнительной негомогенностью, поляр­ ностью и гидрофильностью. Это вытекает из следующего сопоставления: при температуре 100°С и гидростатическом давлении 800 кгс/см;2 отношение электропроводности изоля­ ции из резины ТСШ-50 с оболочкой из резины HLLI-40 к электропроводности при атмосферном давлении составляет 25; при 120°С и 800 кгс/см2—Ъ0. При этих же темпера­ турах и гидростатическом давлении 1200 кгс/см* отношение электропроводности фторлона-40Ш к его электропровод­ ности при атмосферном давлении составляет, соответственно, 0,264 и 0,636. Качественно аналогичное явление наблюдает­ ся у радиационно-модифицированных полиэтиленов высоко­ го и низкого давления, фторлона-4 и других п шиолефинов.

Вместе с тем при определенных условиях в принципе не исключена возможность такого количественного соотно­ шения между перечисленными одновременно протекающи­

126

èfo сополимеров (Ф-40Ш). Данные рис. 15 позволяют срав­ нить поведение некоторых из этих материалов в одинако­ вых условиях. Широкое применение в каротажных кабелях

- о

Рис. 15. Зависимость сопротивления изоля­ ции от температуры при ее снижении (а) и одновременного действия температуры и дав­ ления для образцов с изоляцией из фторло- на-4 с резиновой герметизирующей обо­

лочкой (6):

100 Мрадпри мощности дозы около 6 Мрадімия;5—с по­

известных в настоящее время термостойких материалов лимитируется их дефицитностью, неудовлетворительными в ряде случаев электрофизическими и физико-механическими

128