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

3 Мом-км. Отжиг изоляции при охлаждении сопровождается

ляции при температуре 137°С. С увеличением давления

Снижение температуры без снятия давления сопровож­ дается дальнейшим возрастанием деформации (рис. 24, б). Это, видимо, связано с низкой теплопроводностью ПЭНД, вследствие чего эквивалентная экспозиция приложения наг­ рузки при повышенной температуре увеличивается. Дефор­ мация же зависит не только от температуры и величины приложенной нагрузки, но и от экспозиции приложения этой нагрузки, т. е. от поглощенной системой энергии. Подобные явления выявлены также у вулканизатов—резины и ради­ ационно-сшитых ПЭВД и ПЭНД. Исходя из зависимости деформации изоляции из ПЭНД от времени приложения наг­ рузки и температуры (рис. 24, в) при раздавливающих наг­

184

рузках от 10 до 50 кгс/см2, установлено следующее. При 30°С (точки в, вь в2і) 20-секундные приложения нагрузки не изменили величину деформации. Постоянная деформация определяется только величиной раздавливающей нагрузки. Быстрое (в течение 25 пин.) повышение температуры до

Рис,. 24. Зависимость деформации изоляции (ради­ альная толщина 2 мм) из полиэтилена низкого дав­

ратный, т. е. при снижении температуры.

120°С приводит к значительной деформации (точки а, а,, а2), которая, однако, обратима. Медленное (в течение 75 мин.) охлаждение до 30°С сопровождается отжигом и уменьше­ нием деформации. Поведение этих же образцов (бж = 4,5 мм, Д = 2 мм) при совместном температурно-барическом наг­ ружении в установке высокого давления и температуры сле­ дующее:

185

При совместном воздействии на изоляцию из температуры и гидростатического давления (до 150 кгс/см?) основной вклад в снижение рѴЭКв принадлежит температуре.

также весьма существенен: повышение давления на 50 кгсісм2

изоляции, что можно объяснить увеличением энергии диффузии молекул коррозионной воды (являющейся термобаростатирующей средой) в изоляцию при повышенных температурах и давлениях. Резкое уменьшение степени кристалличности ПЭНД в рассматриваемом температурном интервале способствует активному протеканию диффузион­ ных процессов. Наряду с этим происходит определенное уплотнение изоляции, обусловливающее уменьшение сече­

ПЭНД марки П-4020 ЭК показали, что 50-часовая выдерж­ ка его при температуре 80°С и гидростатическом давлении 60 кгс/см2 незначительно снизила его рѵср (с 9,7- ІО16 до 1,3- •ІО16 ом-см), а 30-минутная при 120° С и том же давлениидо 1,8-Ю14 ом-см. Это изменение рѵср обратимо: снятие дав-

186

ления и охлаждение образца до 40° С привело к восстанов­ лению рѵср до 3,2-1017 он-см.

Приведенные данные свидетельствуют о возможности применения ПЭНД в кабелях для электропитания погруж­ ных нефтенасосов и легли в основу разработки этих ка­ белей на заводе Дашкенткабель“ (1967—1968 гг.). Позже выявилась возможность применения ПЭНД в качестве изо­

Недостатки ПЭНД проявляются в его меньшей, чем у ПЭВД, технологичности, более высоком температурном коэффициенте сопротивления изоляции при работе в жид­ кой среде (в частности, воде) и переменном электрическом напряжении. Поэтому использование его в качестве элект­ рической изоляции ряда кабелей считают нецелесообразным [2361.

187

ПЭНД имеет и другие существенные недостатки. Так, высокий модуль упругости изоляции или защитной оболоч­ ки из ПЭНД вызывает в кабеле при его перемещениях значительные механические напряжения. Большая теплота кристаллизации ПЭНД [274] (в 2 раза большая, чем у ПЭВД) вызывает необходимость в отводе при охлаждении кабеля во время изготовления и эксплуатации большого количест­ ва тепла. Это не только осложняет технологию изготовле­ ния, но и создает опасность деформации изоляции (или защитной оболочки) при прохождении кабеля через ролик блок-баланса в случае быстрого его извлечения из горячей скважины или прижатия к ее выступам и т. п. Атмосферное старение изолированных ПЭНД жил после пребывания при высоких температурах приводит к растрескиванию изоляции при изгибе. Этот эффект значительно меньше в случае, если поверх жил наложена броня. Следовательно, единст­ венное неоспоримое преимущество ПЭНД—более высокая (~ н а 20°С), чем у ПЭВД, температура формоустойчивости.

Опыт изготовления и предварительные данные об эксплу­ атации кабелей для нефте-газовой промышленности с оболоч­ ками из ПЭНД свидетельствуют о возможности применения ПЭНД в кабелях для электропитания погружных нефтенасосов при температурах до 90°С, а в каротажных — до 90— 130°С. Температурно-барический ресурс изоляции каро­ тажных кабелей из ПЭНД в разных районах страны нео­ динаков. Видимо, это связано не столько с разбросом качества изоляции, сколько с различиями в технологии проведения работ в скважинах.

Установленные к 1971 г. рабочие ресурсы кабелей с изоляцией из ПЭНД по районам страны таковы: Таджикис­ тан — 135°С, 700 кгс/см^, Узбекистан — 127°С, 400 кгс/см2; Краснодар — 102°С, 750 кгс/см2; Грозный—96°С, 390 кгс/см*, Куйбышев—90°С, 600кгс/см2;Тюмень -90-100°С, 300 кгс/см2, Ставрополь—87°С, 300 кгс/см2.

Вместе с тем, ПЭНД, в отличие от резин, радиационноили химически-сшитого полиэтиленов и других вулканизатов, при обычных и повышенных температурах (Т>Т плкрИст) не обладает достаточной формоустойчивостью и при прило­ жении определенной нагрузки течет. Так, известны случаи (Грозный), когда при спуске кабеля в скважину на бараба­ не лебедки нарушается целостность изоляции из ПЭНД

188