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

нЪя [185]. Облучение полиэтилена на воздухе приводит к значительному возрастанию ß/a.

Важный фактор, во многом предопределяющий целесо­ образность применения мощных источников излучения для радиационно-химического технологического процесса — его экономика, оцениваемая соотношением [139]

батываемого продукта. Так, для ПЭВД она составляет око­ ло 100 Мрад. Процесс радиационной обработки даже при небольшом G может быть достаточно экономичным в слу­ чае высокого [X (высокополимеры, см. табл. 16). преиму­ щественно сшивающихся полимеров возрастает с увеличе­ нием поглощенной дозы. Радиационно-химический выход G реакции сшивания для цепных реакций достигает 107, нецепных — от 0,1 до 1,0. Для разветвленного ПЭ (в. д.), по различным данным, он составляет от 0,5 до 6,8, линейного

водства. Это обусловлено возможностью замены дорогосто­

Q (кг/час) зависит от мощности дозы (р) и к.п.д облучаю­ щей установки т), а также от особенностей технологиче­ ского процесса облучения. В любом случае Q резко увели­ чивается при переходе от облучения на изотопных установ­ ках к облучению на мощных ускорителях электронов. Так, при облучении изоляции до 100 Мрад на изотопной уста­

202

новке КП-200 (р=63 рад/сек, -ц=13%) Q=0,9 кг/час, а при

облучении до той же дозы на ускорителе ЭлТ-1,5 (р = 25 Мрад;сек, т|=35%) оно составляет 15 кг/час.

Одним из наиболее экономичных сшивающихся полиме­ ров является полиэтилен: у него для образования одной поперечной связи необходима энергия 60 эв (у полистирола вследствие высокой радиационной стойкости, связанной с ароматическим строением — 700 эв).

Экономичность применения того или иного источника ионизирующих излучений для радиационной обработки изоляции, при прочих равных условиях, также зависит от себестоимости единицы излучения, так как стоимость изо­ ляционного материала в общей стоимости кабеля обычно невысока. Так, при расходе облученного ПЭ в монтажных проводах 1 кг/км при цене 6 руб/км, удорожание не пре­ вышает 10% [185]. Удорожание каротажного кабеля вслед­ ствие радиационной обработки его изоляции (по истечении срока окупаемости источника излучения)значительно мень­

Достоинством радиационного метода сшивания по срав­ нению с химическим и фотохимическим является чистота технологии (сшивание обычно производится без дополни­ тельных ингредиентов) — необходимое условие для обеспе­ чения высоких диэлектрических и других характеристик изоляции. Поскольку радиационное сшивание изоляции производится уже в изделии, ценные технологические свой­ ства полиэтилена используются полностью.

203

газообразные углеводороды, в основном метан, тоже не обла­ дающие высокой токсичностью. Нагрев облученного полиэти­ лена вплоть до температуры термического разложения так­ же не сопровождается выделением токсичных продуктов. Следовательно, получение облученной полиэтиленовой изо­ ляции не сопряжено с необходимостью изготовления спе­ циального оборудования, стойкого к выделению газообраз­ ных продуктов, а также защиты токопроводящих жил от дей­ ствия этих продуктов. Облучение уменьшает индивидуаль­ ные различия между исходными материалами, например, полиэтиленами высокого и низкого давления. Еще больше уменьшают их различные добавки (термостабилизирующие, упрочняющие и др.). Так, механическое упрочнение ПЭ можно достичь введением газовой сажи. Чтобы получить прочность на разрыв 8,4 кгс/см2 при 150 °С, для полиэти­ лена „Марлекс-50“ необходима поглощенная доза 150 Мрад, „Хосталена“—20, „Алкатена“—40. Добавление 33 вес. % га­ зовой сажи снижает соответствующие дозы до 10, 12 и 9 Мрад [139] и практически снимает различия между исход­ ными материалами.

Согласно данным [139], облученный полиэтилен может работать до температуры использования политетрафторэти­ лена (фторлона-4). Радиационно-сшитый ПЭ имеет повы­ шенный ресурс работы и при совместном температурно-ба­ рическом нагружении. Так, предельные температуры нагре­ ва при гидростатическом давлении 1200 кгс/см? для ПЭВД составляют ПО, фторлона-40Ш — 210, радиационно-сшито­ го ПЭВД (поглощенная доза 100 Мрад)—240 °С. Эти мате­

скорость передвижения кабеля в скважине составляет 1 ,2 -у

физических работ кабель может длительное время находить­ ся в скважине в неподвижном состоянии. Данным време­ нем работы при высоких эксплуатационных параметрах не

204

исчерпываются ресурсные возможности радиационно-моди­ фицированного полиэтилена. Так, после пробега кабеля, равного 2500 км, жилу извлекли и использовали в ОКБГП МГ УССР для изготовления акустического преобразователя (№ 1) цементомера АКЦ-2. Другие скважинные приборы (№ 2 и № 3) имели обмотки, соответственно, из жил ка­ беля КТБФ- 6 (изоляция—фторлон-40Ш) и провода МТФМ. Максимальные температуры, при которых производилась запись, достигали 170°С, максимальные давления — 800 кгс/см2. После полугодичной эксплуатации обмотка акусти­ ческого преобразователя № 1 осталась работоспособной, обмотка № 2 вышла из строя из-за растрескивания изоля­ ции, а № 3 сохранила сопротивление изоляции ТОО ком.

При сравнении ресурса работы облученной полиэтиле­ новой изоляции в условиях высоких температур и давлений с ресурсом изоляции из фторлона-40Ш следует учитывать, что в сравнимых условиях „пробег“ кабелей с изоляцией

205

из первого материала выше примерно на 20—30%; выше и их эксплуатационная надежность.

Значения рѵ радиационно-модифицированного ПЭВД при термическом нагружении (рис. 25) весьма высоки и значи­ тельно выше, чем у теплостойкой кремнийорганической ре­ зины французского производства силастен-50, а диэлектри­ ческая проницаемость РМПЭ (рис. 26, а) значительно мень­

ше. Увеличение поглощенной дозы заметно уменьшает зависи­ мость электрических характе­ ристик от температуры (рис. 27).

фторлоновых лент.

Набухание (%) изоляции из РМПЭ и других материалов

206