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

при высоких гидростатических давлениях может обеспечить выполнение только первой части предъявляемых требова­ ний—высокой термостойкости. Для увеличения баростойкости она должна быть защищена дополнительной монолитной оболочкой. С этой точки зрения применение пленочных фторлонов в каротажных кабелях нерационально и было бы целесообразнее использовать, например, шприцующийся фторлон-4Д, практически имеющий такие же характеристики, как обычный фторлон-4, и отличающийся от него только формой частиц и несколько меньшим молекулярным весом. Главным препятствием применению в каротажных кабелях монолитной изоляции из фторлона-4Д является невозмож­ ность в настоящее время непрерывного наложения её на многокилометровые длины кабеля. Пленочная же изоляция позволяет получать практически неограниченные строитель­

В зависимости от способа изготовления различают фторлоны химической и радиационной полимеризации. В первом случае продукт получается полимеризацией газообразных мономеров при повышенных давлениях (40—100 кгс/см2) в присутствии воды и перекисных катализаторов при 70—80°С [46,193]. Во втором—в поле ионизирующего излучения (на­ пример, -^-излучения) при атмосферном или избыточном давлениях без вещественных инициаторов реакции, что поз­ воляет получить продукт высокой чистоты [34]. В настоя­ щее время химической промышленностью широко освоен первый способ полимеризации.

Фторлон-4 выпускается за рубежом под различными названиями: алгофлон (Италия), хостафлон TF (ФРГ), сорефлон (Франция), тефлон (США), флюон (Англия).

Электрофизические и физико-механические свойства фторлона-4 определяются степенью кристалличности: его плотность возрастает с ее увеличением и снижается с по­ вышением температуры (по данным Д. Д. Чегодаева):

147

Следовательно, нагревание фторлона сопровождается его аморфизацией. Плотность уменьшается с увеличением мо­ лекулярного веса, поскольку в случае длинных молекуляр­ ных цепей затруднена кристаллизация упорядоченной струк­ туры с высокой плотностью. Температура плавления крис­ таллических областей в фторлоне-4 составляет 327°С, стек­ лования—около 120°С. При аморфизации объем его увели­ чивается до 25% (так называемый переход второго рода). Физические характеристики фторлона-4 зависят от степени кристалличности, регулируемой скоростью охлаждения предварительно отпрессованных из порошка таблеток, пос­ ле термообработки при температуре 375 ± 10%. При охлаж­ дении с 380 до 300°С методом погружения в ледяную воду или воду с температурой 20°С можно получить закаленные образцы со степенью кристалличности до 45 и 50%, соот­ ветственно. При охлаждении на воздухе степень кри­

фторлона-4 при повышенных температурах приводит к сня­ тию закалки.

Фторлон-4 получает остаточные деформации при нагруз­ ках, сильно уменьшающихся с ростом температуры: 5%-ная деформация при температуре 0°С наступает при нагрузке 262 кгс/см2, при температуре 200°С—35 кгс/см1. Длительное воздействие механических и температурных нагрузок при высоких температурах (например, случай длительного на­ хождения кабеля в скважине) может вызывать остаточные деформации фторлона-4 при значительно меньших нагруз­ ках. В результате этого может реализоваться ползучесть кабеля в целом, при которой нарушается его агрегатность, перераспределяются нагрузки на жилы, отдельные прово­ локи брони и повивы, ускоряется абразивный износ прово­ лок из-за „фонарения“ повива, а следовательно, ускоряется выход кабеля из строя. Ползучесть фторлона-4 увеличива­ ется с уменьшением степени кристалличности. Вместе с тем понятие „хладотекучесть“ в строгом смысле слова неприме­ нимо к нему. Деформации, вызываемые „хладотекучестью“

148

фторлона-4 полностью обратима (при нагревании до темпе­ ратуры плавления кристаллитов деформированный образец полностью восстанавливает свою форму) и имеет конечную, зависящую от нагруз ки и температуры величину, достигаемую за достаточно короткое время и практически не изменя­ ющуюся в последующее время.

Оценку работоспособности изоляции из фторлона-4 при повышенной температуре (Т°,С), можно произвести по пре­ делу текучести

и теплопроводности (0,21 ккал/м- час -град). Средние коэф­

фициенты линейного расширения (TKD отличаются для различных температурных диапазонов: (25-4 100°С) —12,4 X

X 1СГб град-1; (2,54-200°С) —15,1 • ІО-5 и т. д., возрастая с расширением температурного диапазона. Так, для диапазона

(25-4300°С) ТК1 составляет 21,8 • 10-5град.-1 Видимо, вследствие малой теплопроводности в образцах

из фторлона-4 часто возникают внутренние напряжения, необратимо изменяющие при нагревании его размеры и при­ водящие к неожиданному сокращению вместо ожидаемого удлинения. В связи с этим монолитная изоляция из фторлона при длительной работе в воде под напряжением раст­ рескивается.

По химической стойкости и водостойкости фторлон-4 нельзя сравнить ни с одним материалом: на него действуют только расплавленные щелочные металлы, трехфтористый и элементарный фтор при повышенных температурах (—300°С); к действию же кислот, щелочей, окислителей, растворите­ лей он абсолютно стоек.

По диэлектрическим свойствам фторлон-4 превосходит все известные типы диэлектриков. Удельное объемное элек­ трическое сопротивление его может достигать ІО20 ом • см, диэлектрическая проницаемость имеет величину, характер­ ную для неполярных диэлектриков (1,8—2,2) и практически неизменную в частотном диапазоне 60-4 1010 гц, диэлект­ рические потери малы (tg 8 — 2 • ІО-4) и также неизменны в частотном диапазоне 604-1010 Щ- Электрическая прочность фторлона-4 возрастает с уменьшением толщины образца.

146