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

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

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