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

яия молекулярных сил и тепловым движением. Приложение внешней силы нарушает внутреннее равновесие системы и она переходит в новое состояние. Приспособление к внеш­ нему воздействию совершается не сразу, и развивается по трем схемам:

упругое раздвижение молекул друг от друга (началь­ ная деформация). Этот процесс мало зависит от темпера­ туры;

обратимые перемещения релаксационного характера без потери молекулами взаимной связи (эластическая дефор­ мация);

перемещения молекул на расстояния больше молеку­ лярных размеров (течение или пластическая деформация, при которой молекулы необратимо и постепенно теряют связь с одними соседями и приобретают с другими).

Скорость этих процессов резко возрастает с повышени­ ем температуры. Эти фазовые переходы в той или иной мере характерны для большинства применяемых в каротаж­ ных кабелях изоляционных и защитных термопластич­ ных материалов—резин, полиэтиленов, сополимеров фторлона и др.

растягивающее усилие должно составлять (0,54-0,7) Рра3р. Если кабель подвергается термомеханической стабилизации

297

проволоке ТПЖ, в проволоке повива ТПЖ, в 1-м и 2-м повивах брони: знак (—) означает сжатие, (4 )—растяжение. Таким об­ разом, даже при 200°С напряжение в ТПЖ и броне не дости­ гает особо опасных величин. Абсолютные значения напряже­ ний при термомеханической стабилизации в проволоках ТПЖ

иброни увеличиваются с ростом температуры и растягиваю­ щего усилия и могут регулироваться в разумных пределах варьированием соотношения растягивающей нагрузки и тем­ пературы. В частности, увеличивая растягивающую нагрузку

иуменьшая температуру, можно добиться отсутствия нап­ ряжения в медных проволоках ТПЖ, что весьма целесооб­ разно, поскольку остаточные деформации медных проволок при сжатии их в продольном направлении начинаются при незначительных нагрузках, они получают S-образные де­ формации и избыток их длины компенсируется вторичными деформациями.

По данным эксплуатации кабелей, подвергающихся цик­ лическим знакопеременным нагрузкам, вторичные дефор­ мации приводят к излому проволок в местах концентрации

напряжений, имеющих минимальный радиус кривизны. Эга закономерность распространяется не только на отдельные проволоки, но и на повивы и жилы в целом. Так, установ­ лено [ 157 J, что при работе на сжатие повивы жилы раз­ рушаются значительно быстрее, чем при работе на растя­ жение. В случае гетерогенной жилы (например состоящей из медных и стальных проволок) разница в температурных коэффициентах расширения проволок жилы приводит к вну­

298

90% от удлинения в первые минуты нагружения. Далее скорость деформации ds,df уменьшается, асимптотически приближаясь к постоянному значению, характерному для удлинения стальных проволок брони при испытании на крип (рис. 53) [174] . Один и тот же эффект вытяжки может быть достигнут увеличением температуры при уменьшении растягивающего усилия и наоборот (рис. 54) [ 174]. В свя-

Рис. 54. Зависимость нагрузки от температуры при т=3 мин. для кабелей КТБ-6 (а) и КОБД-б

(б) (по В. А. Тараканову).

зи с этим представляется возможность обоснованного выбо­ ра режима термостабилизации с учетом как температурных возможностей изоляционно-защитных оболочек, так и фор­ мирования необходимой надмолекулярной структуры изо­ ляции.

В работах [174, 175] приводится метод определения максимального остаточного удлинения efflax, являющегося ис­ ходным для обоснованного выбора режима стабилизации. Точный расчет smax возможен с применением пятичленного уравнения статики, приведенного в гл. I.

В настоящее время на заводе „Ташкенткабель“ термо­ механическая стабилизация производится на 2 машинах для термомеханической стабилизации (делангаторах) француз­ ского производства по следующим режимам:

299

Температура термостабилизации для всех перечисленных кабелей находится в пределах 130— 150°С, скорость протя­ гивания кабеля —8 м мин. Эти режимы, очевидно, следует считать ориентировочными. Дальнейшее уточнение режимов термостабилизации каротажных кабелей может быть дости­ гнуто в результате детального изучения напряжений, воз­ никающих в жилах при различных температурах стабилиза­ ции, а также влияния величины температуры и длительно­ сти ее воздействия на надмолекулярную структуру материала изоляции кабеля (в конечном счете — на ее электрофизиче­ ские и механические свойства). При уточнении режимов стабилизации следует учитывать также возможность выяв­ ления дефектов в изоляции при температурах, близких к предельной температуре использования данного материала. При выборе 8 шах нужно ориентироваться на максимально жесткие условия эксплуатации (максимальные температуры и растягивающие усилия). Это связано с тем, что если тер­ мостабилизированный кабель будет эксплуатироваться в новых, более жестких условиях, он получит новые остаточ­ ные удлинения и будет нуждаться в дополнительной тер­ момеханической стабилизации. Одним из элементов режима термостабилизации является скорость этого технологического процесса, величина которой обусловлена средним временем получения остаточного удлинения. Его можно принять равным для различных каротажных кабелей в пределах 2—5 мин. (174].

Под действием растягивающей нагрузки из-за неуравно­ вешенности крутящих моментов повивов брони возникает раскручивание кабеля, сопровождающееся удлинением. Пос­ леднее для КОБД-4 составляет 5— 10% от полной величи­ ны упругого удлинения кабеля. Раскручивание—затухаю­ щий от сил трения процесс, продолжительность которого за­ висит от упругости кабеля в целом, вязкости бурового раство­ ра и момента инерции кабеля с подвешенным к нему грузом. Обычно раскручивание принимает установившееся значение после нескольких спусков кабеля в скважину. На точность проведения геофизических работ удлинение кабеля от рас­ кручивания (после его стабилизации) не влияет, так как может учитываться в поправке. Метод уточнения глубин, учитывающий упругие и температурные удлинения кабеля в скважине, изложен В. А. Таракановым и Л. А. Горбенко1.

Анализ удлинений каротажного кабеля показывает следующее:

1 О точном определении глубин в скважинах при геофизических ис­ следованиях. В сб.: .Прикладная геофизика“, вып. 64, М., Гостопіехиздат, 1971.