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

зывает на нее пластифицирующее действие. Это может выз­ вать увеличение диэлектрических потерь и электропровод­ ности. С другой стороны, температура приводит к старению, следовательно, к увеличению хрупкости изоляции. Поэто­ му при эксплуатации кабеля в рабочей среде с малой кон­ центрацией кислорода, содержащей пластифицирующие эле­ менты, заметно задерживаются процессы старения по сравне­ нию с эксплуатацией кабелей на воздухе. Это предположе­ ние подтверждается практическими данными эксплуатации кабелей в скважинах, в частности каротажных с пленочной фторлоновой изоляцией и защитной резиновой полихлороп­ реновой оболочкой.

Присутствие в скважинных растворах солей (NaCl идр.) способствует увеличению электропроводности изоляции [48]. Некоторые компоненты скважинных растворов приводят к коррозии контактирующих с ними металлических элементов кабеля, в частности брони, а также к гниению неметалли­ ческих элементов. Наиболее активен в этом отношении се­ роводород, вызывающий быстрый выход из строя не толь­ ко металлических, но и органических элементов кабеля (изоляция, шланг и т. п.). В скважинах Оренбургского и других районов присутствует до 8% (по объему) сероводо­ рода. Процессы коррозии и гниения значительно ускоряются на воздухе при извлечении кабеля на поверхность.

Эксплуатационная надежность скважинных кабелей, в

среды. Она может быть повышена как дальнейшим усовер­ шенствованием их конструкций, применением новых изо­ ляционно-защитных материалов с повышенной нефте-газо- термостойкостью, так и оптимизацией технологии эксплуа­ тации кабеля в комплексе с погружаемым в скважину обо­ рудованием. В частности, без извлечения из скважины се­ рийные кабели типа КРБК могут работать непрерывно в те­ чение нескольких лет. Повышение надежности погружных насосов, исключающее необходимость частого их подъема из скважины вместе с кабелем, является одним из важнейших условий безаварийной работы и увеличения срока службы питающих кабелей. Вместе с тем, поскольку нельзя пол­ ностью исключить подъемы кабеля из скважины, важное значение приобретает определение скорости подъема, безо­ пасной для целостности шланговой оболочки при десорб­ ции газа.

При расчете Ѵдоп [131] в связи с отсутствием надежных данных о проницаемости изоляционных и защитных мате­

35

насыщающим нефть, является водород. Это позволило раз­ работать методику определения допустимых скоростей подъ­ ема кабелей из нефте-газовых скважин, исходя из условия сохранения целостности их изоляционно-шланговых оболо­ чек. Однако следует учесть, что полученные скорости подъ­ ема могут быть несколько завышенными по сравнению со скоростями подъема, определяемыми по многоатомным природным газам, поскольку последние имеют значительно меньшую проникающую способность, чем водород; десорб­ ция этих газов затруднена и происходит более медленно. Следует учитывать также сродство газа к сорбенту. В пер­ вом приближении можно полагать, что отношение скорос­ тей подъема кабелей пропорционально отношению коэффи­ циентов проницаемости защитных оболочек для водорода и многоатомных газов, насыщающих нефть. Процесс проник­ новения влаги или газа через оболочку описывается выраже­ нием, полученным из второго закона Фика [158], при реше­ нии его относительно времени т;

наружное; ш— коэффициент проницаемости; L— единица длины.

В формуле (1—2—37) предполагается наличие под обо­ лочкой свободного объема (пустоты между жилами, микропоры в изоляции и междужильном заполнении). Допус­ кая, что оболочка изотропна и процессы проникновения га­ зов через нее в обоих направлениях происходят идентично,

КРБК 3x16 следующие: жила 7X1,68 мм,толщина изоляции 1,8 мм, диаметр по скрутке 3-х жил 18,6 мм, диаметр по шлангу 22,6 мм, диаметр по подушке под броню—23,3 мм,

36

Диффузионные и сорбционные свойства шланговой оболоч­ ки в формулах (1—2—38) и (1—2—39) учитываются коэф­ фициентом

m = Dh,

где D—коэффициент диффузии. На рис. 7 представлены

расчетные зависимости К = = f (х) при К —0,1 -f- 0,9 для резин кремнийорганической (/), полихлоропреновой (2) и полиэтилена (3). В слу­ чае, если Ргшах меньше пре­ дельно допустимого пере­ пада давлений АРдоп, то ка­ бель может быть поднят на поверхность с любой ско­ ростью.

В случае Р2гаах >А РД0П допустимая скорость подъе­ ма кабеля определяется с помощью рис. 7. Задаваясь значениями Ргшах, опреде­ ляют время Дт, необходи­ мое для снижения давле-

37

жины L и времени Атопределяется скорость подъема кабеля, необходимая для выполнения условия

из-за нестойкости к действию нефтепродуктов при повышен­ ных температурах) не используются в качестве защитных оболочек кабелей для электропитания погружных нефтенасосов и других кабелей для длительной и даже кратков­ ременной работы в скважинах. Следовательно, можно го­ ворить о допустимых скоростях подъема из скважин ка­ белей с защитными оболочками из ПЭНД и полихлоропре­

с переменной скоростью по законам, показанным на рис. 8

38

(кривые 2 и 4). В этом случае будет достигнута безо­ пасная для целостности оболочек декомпрессия. Посколь­ ку подъем по заданной программе сопряжен с технически­ ми трудносчями, его можно провести однократным измене­ нием скорости. Так, кабель с защитной оболочкой из по­ лихлоропреновой резины с забоя Ь=1000ж (Р2 тах= 150 кгс/смг)

можно поднять до уровня L = 500 м (Р2шах = ^ кгс/см1) со скоростью — 100 м/час, далее—со скоростью~1 км/час. Ка­

Важнейшим критерием оценки работоспособности кабе­ лей является эксплуатационная надежность и долговеч­ ность. Характерными в этом аспекте можно считать период

эксплуатации до первого ремонта хір, межремонтный пери­

одам р и время эксплуатации до полного списания кабеля

тобщ. В настоящее время грузонесущие кабели для геофи­ зических исследований скважин имеют следующие соотно­

шения средних значений x jp и тобщ: у серийных каротажных кабелей КОБД-4 — 1: 2,53 (х0бЩ= 5160 час.), у кабелей КОБД-

„пробег“кабелей КОБД-6 колеблется в пределах 750—1500км, КОБДФ-6 и КТБФ-6—около 1500 км, причем, снятие с эксплуатации в большинстве случаев производится из-за полного износа брони. Время абразивного износа, при про­ чих равных условиях,зависит от условий эксплуатации и в определенной степени от качества изготовления брони и формоуетойчивости изоляционно-защитных оболочек. При эксплуатации кабеля в скважинах, обсаженных сваренными в торец стальными трубами, может наступить аномально-

Фекомендации о целесообразности применения тех или иных матери­ алов в качестве защитных оболочек для обеспечения безопасного подъ­ ема кабеля из скважин глубиной -1 км со скоростію 1 км/час приведе­ ны в гл. I, § 3.

39