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

ние второй половины катушки. Для послойного измерения поглощенной дозы между слоями изолированной жилы по­ мещали пленки из полиметилметакрилата или полиэтилена. Поглощенная доза определяется по результатам оптических измерений. В случае облучения на ускорителе электронов ориентировочное определение поглощенной изоляцией дозы без нарушения целостности жилы можно производить по термомеханическим характеристикам изоляции при помощи реконструированного прибора Журкова [141] (рис. 41).

Мощность дозы на изотопной установке ИЯФ АН УзССР составляла около 2 000 р,'сек, т. е. в 30 раз больше, чем при облучении по схеме НИФХИ (РХА-І).

Рис. 41. Прибор для измерения термомеханической деформации кабельной изоляции:

/ —металлическая плита; 2—штанга; 3—передвижной кронштейн; ^ -уста­ новочный винт; 5—держатель индикатора; регулирующий винт коромысла; 7—металлическая втулка; 8—теплоизоляционная втулка; 9—стержень; 10—пе­ реходник из теплоизоляционного материала; 11—электронагревательное уст­ ройство; 12—стальной полый цилиндр; 13—основание цилиндра; /4 —пуансон; 15—подложка из теплоизоляционного материала; 16—металлический цилиндр;

17—индикатор; 18—коромысло; 19—подвес.

238

У изоляции из ПЭВД (Дж = 0,96 мм, Диз = 3,6 мм), об­ лученной ^-излучением Со-60 по технологической схеме ИЯФ АН УзССР до дозы 120 Мрад, рѵ в интервале гидро­

X I О 15 ом-см.

Режим облучения зависит от радиационного разогрева об­ лучаемых жил, средняя величина которого без теплоотвода в данном случае составляет 2,5°С/Мрад. Скорость радиа­ ционного разогрева пропорциональна мощности дозы. Равно­ весная температура в каждой точке облучаемого объекта ус­ танавливается за время, зависящее от скорости радиационно­ го разогрева и условий теплоотвода. Последние определя­ ются в основном теплопроводностью облучаемой системы и температурой окружающей среды (в данном случае воды, заполняющей колодец); с увеличением времени облучения они несколько ухудшаются из-за уменьшения теплопровод­ ности изоляции с увеличением степени сшивки (содержания гель-фазы). Скорость радиационного разогрева можно уменьшить как при помощи вкладышей, увеличивающих диа­ метр шейки катушки, так и улучшением условий теплоот­ вода (например, снижением температуры воды, заполняющей колодец).

Для жил диаметром 5 мм и сечением по металлу 2 мм максимальная равновесная температура достигается пример­ но по истечении 6 час. облучения и составляет 70—75°С. В случае большого сечения токопроводящей жилы (кабели КЭС-6, КЭРБ) ее радиационный разогрев настолько значи­ телен, что может превысить температуру размягчения „не­ досшитой“ полиэтиленовой изоляции и привести к ее де­ формации. В этом случае производится постадийное облуче­ ние (в течение 2—3 час., затем охлаждение жилы вне поля радиации, последующее облучение в течение 2—3 час. и т. д.). При достижении дозы порядка 70—80 Мрад после­ дующее облучение можно проводить уже при более высо­ кой температуре —80—90°С.

Сопоставление различных радиационно-технологических схем, применяющихся при изготовлении кабелей для неф- те-газовой промышленности, показывает очевидные преиму­ щества схем с электронными ускорителями. Они обуслов­ лены не только большой производительностью процесса облучения и возможностью совмещения в одном техноло­ гическом цикле процессов изолирования жилы и облучения изоляции. РХА на базе ускорителей, в отличие от РХА на

239

базе изотопных источников, позволяет изготовление прак­ тически неограниченных строительных длин, что является доминирующим фактором для каротажных кабелей. Так, в ближайшее время, по всей вероятности, возникнет необхо­ димость в каротажных кабелях со строительными длинами 15—20 км. Кроме того, годовой выпуск каротажных кабе­

10—12 тыс. км, т. е. замена ими каротажных кабелей с изо­ ляцией из резины и фторлонов, практически может быть обеспечен только РХА на базе электронных ускорителей. Вместе с тем, хотя преимущества последних безусловны, целесообразно использование и РХА на базе изотопных ус­ тановок, по крайней мере, в течение ближайших нескольких лет, т. е. времени, необходимого для отработки надежной технологии облучения на ускорителях неограниченно боль­ ших строительных длин и создания соответствующей про­ мышленной базы.

Первый опытный образец каротажного кабеля с изоля­ цией из облученного ПЭВД, разработанный ТашНИКИ сов­ местно с ВНИИКП и филиалом им. Карпова (Обнинск), из­ готовлен в конце 1964 г. Радиационная обработка изоляции произведена на РХА с линейным ускорителем У-16 при мощности дозы 6 Мрад/мин. Эксплуатационные испытания его (длина 2500 м) проводились в Прикумской экспедиции Северо-Кавказской промыслово-геофизической конторы (Ставрополь). При первых же спусках в скважину на забой 2200 л* с температурой 140—150°С кабель показал недопус­ тимо низкое значение Риз, что послужило причиной отказа от дальнейшего испытания. Причиной снижения RH3 явилась, в основном, высокая гидрофильность изоляции,обусловлен­ ная ее окислением при длительном облучении на воздухе.

Изготовленные в 1966 г. две длины одножильного кабе­ ля КОБДТП-10/6 (облучение проводили на изотопном РХА НИФХИ им. Л. Я. Карпова) отправили для эксплуатации в Андижан (7950 мм) и Кассан (6300 м) УзССР. Ввиду от­ сутствия спуско-подъемного оборудования обе строительные длины на месте разрубили на более короткие (табл. 25).

Кабели использовали при производстве геофизических работ в скважинах с наиболее высокими температурами и давлениями. Максимальная температура на забое скважины достигала 200°С, давление 1 000 кгс\см1. Обе длины прорабо­ тали без выхода из строя до критического износа верхнего повива брони.

Электрофизические и некоторые другие характеристики облученной изоляции каротажных кабелей зависят от ра­ диационной технологии. Однако при отсутствии существен-

240

Т а б л и ц а 25

Некоторые данные о выпуске й эксплуатации кабелей для нефте-газовой промышленности с изоляцией из радиационномодифицированного полиэтилена высокого давления*

* Данные по максимальным температурам и пробегам взяты из ак­ тов эксплуатационных испытаний кабелей (по состоянию на 1969 г.),

**Эксплуатация прекращена из-за резкого снижения Ииз.

***Пробег в первоначальных строительных длинах превысил 2500 км. Эксплуатация отдельных отрезков продолжалась и после списания кабе­

Ного радиационного окисления во всех случаях изоляция имеет повышенный ресурс работы, превышающий, например, ресурс работы фторлона-40Ш. Так, при сопоставимых условиях эксплуатации в Узгеофизтресте средний пробег кабелей КОБДФ-6 (изоляция из фторлона-40Ш) составляет 2100 км, кабелей КОБДТП-10/6 (изоляция из облученного в аргоне до дозы 120 Мрад ПЭВД)—более 2500 км.

Установленный по результатам эксплуатации темпера­ турно-барический предел использования РМПЭ в каротаж­ ных кабелях выше, чем у всех применяющихся материалов (фторлон-40Ш, резины) и только несколько ниже, чем у фторлона-4. Так, предельно допустимыми параметрами

становилось до исходного значения. Можно ожидать, что эти кабели будут работоспособны и при более высоких при­ забойных температурах и давлениях.

В 1967 г. было изготовлено две строительные длины сило­ вого кабеля КЭС-6 с изоляцией из облученного ПЭВД для электронагрева нефтяных скважин. Небольшая строительная длина (1200 м) позволила применить для облучения изотопный РХА ИЯФАН УзССР. Каждая жила кабеля облучалась (опти­ мальная доза 120 Мрад) на отдельной алюминиевой катушке. Обе длины кабеля отправили на нефтепромысел „Бостон“ (Ан­ дижан). Кабель КЭС-6, значительно превосходивший по всем параметрам выпускаемый промышленностью КТГН-10, экс­ плуатировался при температурах до 180°С в течение длитель­ ного времени. Обе длины кабеля списали через 2 года после достижения критического износа верхнего повива брони.

Кабель КЭС-6 в отличие от КОБДТП-10/6 предназначен для сравнительно длительной работы в скважинах; по нему передаются токи в несколько десятков ампер при напряже­ нии 380 в. При нахождении его в скважине при темпера­ туре прогреваемого пласта 130°С в течение 120 час. с ТЭНом мощностью 21 кет сопротивление изоляции во времени уменьшалось по закону

1 По последним данным — 160°С,

242