Файл: Месенжник Я.З. Кабели для нефтегазовой промышленности.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 231
Скачиваний: 1
и др.), метод изолирования фторлоном-4Д—один из наибо лее перспективных в кабельной промышленности [82].
Однако исследования показали, что эта оболочка в не которых случаях не обеспечивает изоляции радиальной герметичности и водобаростойкости. Удельное объемное сопротивление пленочной изоляции из фторлона-4Д до на чала испытания некоторых образцов превышало ІО18 ом-см,
при |
повышении давления при |
нормальной |
температуре |
|
до |
100 кгс/см2 оно |
резко снижалось, а при 400 кгс/см2 про |
||
исходило короткое |
замыкание. |
При этом вода |
проникала |
через изоляцию в радиальном направлении и из двух вы водных концов вдоль токопроводящей жилы выступала на
ружу в виде капель (время каплеобразования |
составляло |
|||
1,5—2,0 мин.). Проникание воды |
могло |
быть |
следствием |
|
как диффузии ее сквозь изоляцию, |
так |
и наличия |
в ней |
|
технологических дефектов. Для выяснения истинной |
при |
чины образцы высушили и поверх изоляции наложили гер метизирующую оболочку из резины марки НШ-40, а затем снова исследовали температурно-барическую зависимость удельного сопротивления изоляции. При давлении 500 кгс’см2
рѵ экв. на протяжении |
4-часовой |
выдержки не изменялось |
и превышало 9,6 • 1017 |
ом-см, при |
250°С и 1500 кгс/см2оно |
превышает ІО13 ом-см. Отсюда следует, что причиной про никания воды сквозь изоляцию является значительная диф фузия воды, а не технологические дефекты.
Пониженная диффузионная стойкость пленочной изоля ции из фторлона-4Д, по-видимому, является следствием об разования микротрещин при ее запечке, в том числе из-за колебаний качества наложения лент и температурного ре жима. Для сравнительной оценки диффузионной стойкости пленочной изоляции из фторлона-4 и -4Д изготовили образ цы с изоляцией следующих конструкций:
а) четыре ленты из фторлона-4Д толщиной 100 мк с перекрытием 30%, фактическая радиальная толщина изоля ции 0,48 мм;
б) восемь лент из фторлона-4 толщиной 40 мк, факти ческая радиальная толщина изоляции 0,60 мм.
При совместном воздействии температуры и давления Рѵ экв. изоляции обоих типов образцов в интервале темпера тур 20-у170°С и давлений до 500 кгс/см1 не изменяется и находится выше верхнего предела чувствительности изме рительного прибора. При повышении температуры и посто янном гидростатическом давлении, равном 500 кгс/см2, рѵЭКв. снижается. Кратность снижения для первого типа образцов превышает 3,6-ІО4, второго—5 -ІО2. В связи с этим изоля цию из сырой каландрированной пленки фгорлона-4Д с пос ледующей запечкой можно применять как в чистом виде,
Ш
так И в комбинации с Ф-4 ЭО и Ф-4 ЭН. Однако это вы полнимо при условии введения дополнительной защиты в виде резиновой или другой диффузионностойкой термостой кой оболочки, хотя отдельные образцы и без этого сохра няют кратковременную радиальную герметичность при дав лении 1200 кгс/см2 и температуре 250°С.
Теплостойкие каротажные кабели с изоляцией из лен точного фторлона отличаются малым сечением токопрово дящих жил, достаточно большой толщиной изоляции, рас считываемой из условий ее механической устойчивости к продавливающим нагрузкам и сохранения необходимого уровня RH3 при спуске кабеля на забой скважины, большой
длиной (до 7,5 км и более) |
изолированных жил, |
отчего |
||
возникают продавливающие усилия |
при многослойной на |
|||
мотке жил на приемный барабан во время |
обмотки лентами |
|||
из фторлона-4 (-4Д). Так, для незапеченной |
изоляции |
из пле |
||
ночного фторлона-4 были случаи продавливания изоляции |
||||
до электрического контакта |
между |
витками жил большой |
длины (6—7 тыс. м) |
при хранении их на приемном бараба |
|
не сигарной машины |
7КС-200. В случае, если длина |
жилы |
превышает 4 —5 тыс. м, продавливание фторлоновой |
неза |
печенной изоляции толщиной 0,4—0,5 мм под собственным весом происходит в течение 2—3 недель. При толщине не запеченной изоляции, равной 0,7—0,9 мм, и длине жил до
8 тыс. м деформация изоляции за |
время 30—40 дней дос |
|
тигает 0,3—0,4 мм. |
диффузионных свойств |
|
Выше |
показано, что вследствие |
|
изоляция |
из ленточного Ф-4 (-4Д) |
при высоких температу |
рах и гидростатических давлениях требует герметизации в виде оболочки из шлангового материала. В настоящее вре мя оболочка накладывается из шланговой резины сравни тельно невысокой газотермостойкости; это решение палли ативно. Наложение герметизирующих оболочек на червяч ных прессах из-за значительного давления, развиваемого в головке, возможно лишь при прочном спекании, по край ней мере 1 —2 верхних лент фторлона. Средний (в интер вале давлений 750-У 1200 кгс/см2 и температур 115 —250°С)
температурный коэффициент изоляции TKRH3 в герметизи рующей оболочке сравнительно невелик — — 0,04°С -1. Ма лое количество воздуха в скважинной жидкости ограничи вает протекание в резине окислительных процессов, а дав ление препятствует улетучиванию из нее пластификаторов. Поэтому старение резины в условиях работы кабеля в скважине проходит значительно медленнее, чем при работе кабеля на воздухе при тех же температурах. Кроме того, броня кабеля способствует сохранению формы даже соста рившейся резины.
157
При применении оболочки из резины НШ-40 обеспечи вается работоспособность теплостойких каротажных кабелей до температуры 220° и давления 1200 кгсісм1, кратковре менно (час)—-250°С и давления 1500 кгсісм1. В температур ном интервале 115-f250°C TKRH3 уменьшается с возраста нием гидростатического давления, стабилизируясь при 1000 кгс/слі2:
Р, кгсісм2 |
H |
° Χ − Ι |
|
TKR 3, |
|
750 |
0,0166 |
|
1000 |
0,038 |
|
1200 |
0,038 |
|
С увеличением времени пребывания образцов в автоклаве при заданных режимах сопротивление изоляции уменьша ется, видимо, вследствие диффузии жидкости. Так, после 5 -минутного пребывания при 250°С и 1200 кгсісм2 R„3 = 480 Мом-км, после часового пребывания — 320. После снижения температуры и давления до нормальных RH3 восстановилось до исходного значения. Фторлоновая изоляция не претер пела никаких остаточных изменений, но резиновая оболочка и хлопчатобумажная оплетка подверглись заметной темпе ратурной деструкции.
Герметизирующая оболочка из шприцуемого фторлона40Ш может выполнять свои защитные функции до 180, в отдельных случаях до 210°С. Начиная с 210°С происходит растрескивание оболочки, и она полностью утрачивает за щитные свойства из-за потери радиальной герметичности. Видимо, весьма перспективно применение защитных оболочек из комбинации нитрильного и фтористого каучуков. В на стоящее время проводятся работы по использованию их в каротажных кабелях с пленочной фторлоновой изоляцией. Эти резины имеют высокую механическую прочность, теп лостойкость до 220 — 250°С, высокие масло-и бензостойкость.
Состав резины следующий (вес. ч.): фторкаучук — 100, |
на |
||
полнитель — 5 |
60, дибутил или диоктил-себацинат—10 |
30, |
|
остальные ингредиенты — в известных |
количествах. |
|
|
Как показали |
испытания, оболочки |
из этого материала |
по морозостойкости превосходят оболочки из резины марки НШ-40 примерно на 20°С. Перспективным можно признать также вариант, предусматривающий наложение поверх пле ночной изоляции полиэтиленовой оболочки с дальнейшим облучением ее на заданную глубину до оптимальной дозы, что возможно при применении ускорителей электронов. В табл. 15 приведены результаты кратковременных электри ческих испытаний образцов жил кабеля ККФБ-1, изолиро ванных Ф- 4 ■+ Ф- 4Д с герметизирующей резиновой оболоч кой на основе композиции фторкаучука СКФ-26 и нитриль ного каучука.
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 15 |
||
Температурно-барическая зависимость удельного |
||||||||
сопротивления комбинированной пленочной |
|
|||||||
фторлоновой изоляции с оболочкой из |
|
|||||||
|
|
фторнитрильной резины |
|
|
||||
Темпера |
|
& |
^ |
{ о м • |
с м ) при Р , |
равном (к г с / с м >) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тура. ° t |
|
|
|
|
|
ооСП |
|
|
|
|
800 |
і |
|
1200 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
1,75 • 1W |
|
1,5 |
• 10» |
1,7 • 10» |
2,2 • |
10» |
|
130 |
1,6 |
• 1Ѳ »5 |
1,5 |
- 10» |
1,6 • 10» |
|||
160 |
7,6 |
• 10» |
|
7,2. 10» |
0,1 • 10» |
2,5 • |
10» |
|
19и |
4,3 |
• 10» |
|
9,4 • 10» |
3,4 ■10» |
9,6 • 10» |
||
220 |
1,0 |
. 10» |
|
1,6 |
• 10» |
4,3 • 10» |
4,1 • |
10» |
250 |
|
— |
|
9,0 |
• 10» |
9,0 • 10» |
3,0 • 10» |
|
При Т = 20°С и Р = 1 |
кгсІсмг рѴср |
1,9 • ІО16 |
ом ■см; вре |
|||||
мя выдержки |
образцов в автоклаве до достижения темпе |
ратуры 250°С составило 5,50 час. Выдержка образцов в ав токлаве при Т = 250°С и Р = 1200 кгс/смг в течение 8,3 час. привела к снижению рѵср с 9,0 • ІО11 до 5,4 • ІО10 ом • см, причем у защитной оболочки наблюдались потеря эластич ности и образование трещин. После снятия давления и ох лаждения до 30°С рѵср восстановилось до 1,2 • ІО15 ом • см.
Характерно, что заметный спад рѵср ( ~ на 1 порядок) происходит в течение первых 2,3 час. пребывания образцов
под температурно-барической нагрузкой, |
затем |
рѵср слабо |
||||||
колеблется |
около средней |
величины 3 • 1010 ом • см. Пребы |
||||||
вание в сплаве |
Вуда в течение 0,5 -г 1 час. при температуре |
|||||||
250°С (нагрев до 250°С в |
течение |
часа |
и |
охлаждение до |
||||
80°С в течение 3 — 4 час.) |
не оказывает |
заметного |
влияния |
|||||
на эластичность |
оболочки. |
|
получены |
также при ис |
||||
Обнадеживающие |
результаты |
|||||||
следовании |
жилы с изоляцией из Ф- 4 + Ф- 4Д (8И = 0,35 мм) |
|||||||
и защитной |
оболочкой из фторлона4МБ. Ф- 4МБ, выпускае |
|||||||
мый по ТУ-П- 157-69, |
является термопластичным |
материа |
||||||
лом, предназначенным |
для |
переработки экструзией распла |
||||||
ва или литьем |
под давлением. По физико-механическим и |
электрическим свойствам Ф-4МБ близок кФ -4. Переработка Ф-4МБ может быть осуществлена на червячных прессах, экструзионная оснастка, цилиндр и червяк которых изготав ливаются из сплава ЭИ 43 7Б, стойкого к действию выде ляющихся в процессе переработки газообразных продуктов. Переработка Ф-4МБ в изоляцию осуществляется при тем пературе головки и цилиндра до 400°С.
Радиальная толщина защитной оболочки из Ф-4МБ сос тавила 0,25 мн. После нагрева до 220°С, охлаждения до
159