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

„скрытыми“ и обнаруживаются лишь при эксплуатации ка­ беля. При оплетке жил могут возникнуть шишки (утолще­ ние пряжи), возможны случаи обрыва пасьм и наложения неравномерной по плотности оплетки. При изготовлении бро­ ни наиболее существенными дефектами являются: западание отдельных проволок вследствие заниженного диаметра ка­ беля или затяжки проволок, выпирание последних йз-за заниженных диаметра калибра или шага наложения бр$ки, просветы между проволоками первого и второго повйвов брони в результате завышенного диаметра жилы, отсутст­ вия одной из проволок или недостаточного обжатия в ка­ либрах, вздутия наружного повива (образование „фонаря") вследствие перенагартовки проволок брони в преформаторе, слабого обжатия в калибре или малого радиуса перегиба бронированного кабеля и др. Заводские дефекты технологи­ ческого характера являются следствием несоблюдения ре­ жимов и нарушения технологической дисциплины, работы на неисправном оборудовании.

К характерным дефектам, имеющим место при эксплуа­ тации кабеля, можно отнести обрыв медной ТПЖ в произ­ вольных местах, особенно в месте присоединения ее к сква­ жинному снаряду, разрыв стальных проволок стале-медных ТПЖ вследствие некачественной их сварки, выдавливание резиновой изоляции между проволоками брони, продавливание и сминание изоляционной оболочки ТПЖ внутренним повивом брони в отдельных местах или по всей длине ка­ беля, снижение сопротивления изоляции на поверхности ниже предусмотренной ГОСТом нормы и др.

К дефектам, обусловленным нарушениями правил экс­ плуатации кабеля, можно отнести образование „фонарей“, петель, узлов при отсутствии необходимого контроля за спуском кабеля в скважину, в результате чего происходит перепуск и не исключен случай прихвата кабеля и аппара­ та. Освобождение прихваченного кабеля может вызвать появ­ ление вторичных деформаций в жилах и их разрыв, пов­ реждение изоляции и выход кабеля из строя. Причиной прихвата может служить также обрыв отдельных проволок брони, выход их из повива и как следствие—образование пучков, узлов. Обрывы проволоки, в свою очередь, появля­ ются в результате неравномерного износа брони как вслед­ ствие объективных условий (наличие твердых пород, трение о выступы и т. п.) в скважине, так и защемления кабеля в трещинах башмака, колонны обсадных труб, в особенности при торпедировании, прохождении через лубрикаторы и т. п. Обрывы отдельных проволок предотвращаются соблюдением правил эксплуатации и своевременным изъятием из эксплуа­ тации сильно изношенных кабелей [150].

395

Перед опусканием в скважину кабель подвергается спе­ циальной подготовке —перемотке с заводского барабана сна­ чала на стационарную лебедку, а с нее под натяжением уже на лебедку автомашины—подъемника. Если кабель смотан с заводского барабана на лебедку подъемника без натяжения, производят дополнительную обтяжку кабеля в поле: растя­

свертывается в жгуты, которые могут быть раскручены по­ воротом концевого груза с кабелем до его выпрямления, после чего продолжается намотка на лебедку. Растягивание жгутов по оси кабеля до их выпрямления приводит к появ­ лению неустранимых дефектов—сильному расслоению брони и выходу жилы из повива. Точное выполнение инструкции по транспортировке, хранению и эксплуатации каротажных кабелей во многом предотвращает появление дефектов и увеличивает долговечность кабеля. Ряд дефектов кабелей (в основном ошлангованных и оплетенных), возникающих при их эксплуатации, удается устранить. К ним относятся утечки в изоляции, обрывы жил, асимметрия между жила­ ми в многожильных (3—7 жил) кабелях. Способы их устра­ нения описаны в книгах по промысловой геофизике, в част­ ности в [48].

Типичными дефектами технологического характера при изготовлении кабелей для нефтедобычи являются ребрис­ тость защитной оболочки из-за малой ее толщины и выпи­ рания токоведущих жил, недостаточная адгезия изоляцион­ ных оболочек к однопроволочным жилам в случае их недостаточного прогрева перед изолированием, „зализы“ на защитной полихлоропреновой оболочке (шланге), недоста­ точная продольная герметичность жил при введении в них при скрутке герметика методом экструзии.

Характерными дефектами, которые проявляются при экс­ плуатации этих кабелей, являются вспучивание и разрывы изоляционных и защитных оболочек вследствие десорбции газа при подъеме кабеля из скважины, снижение сопротив­ ления изоляции до недопустимого уровня при длительной эксплуатации кабелей, корродирование и повреждение лен­ точной брони (последнее—чаще всего при подъеме кабелей

трукционных материалов для изоляции, защитных оболочек и брони, более полно соответствующих условиям эксплуа­ тации, так и мероприятиями организационного характера.

396

Так, при подъеме кабеля из скважины с переменной ско­ ростью в принципе возможно свести скорость десорбции га­ за до безопасного уровня. Учитывая, что кабель часто повреждается при подъеме, последний необходимо вести с максимальной осторожностью; возможно, необходимо пе­ ресмотреть существующие правила эксплуатации кабелей. Коррозию брони можно уменьшить не только увеличением ее стойкости к агрессивным средам (например, применением эффективных защитных покрытий поверх стали или нержа­ веющей стали для брони), но и введением в скважинную жидкость химических веществ, уменьшающих коррозию. Так, установлено [220] торможение коррозии металлов в нефтяных продуктах при помощи саркозина N-олеата.

§ 3. ПАРАМЕТРЫ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ ДЛЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ РАБОТ В СКВАЖИНАХ

Эксплуатационная надежность бронированных кабелей для скважин обеспечивается их механической прочностью, стабильностью электрических и механических параметров, монтажной и ремонтной пригодностью, нефтегазостойкостью изоляционно-защитных оболочек, стойкостью их к темпе­ ратурно-барической нагрузке. Вместе с тем лабораторно­ стендовые исследования, результаты которых закладываются в основу разработки кабеля, пока н£ могут полностью ими­ тировать условий эксплуатации ввиду их многообразия и большого количества входящих факторов. Поэтому получе­ ние достоверных количественных, параметров эксплуатацион­ ной надежности кабелей на стадии лабораторного исследова­ ния и проектирования практически затруднено.

Влияние отдельных факторов эксплуатационных условий на срок службы элементов кабелей может быть качествен­ но оценено по известным закономерностям. Например, для изоляционных материалов характерно изменение их свойств вследствие старения (например, теплового) под влиянием взаимодействия с окружающей средой. Согласно закону Аррениуса, скорость химических реакций возрастает с уве­ личением температуры по экспоненциальному закону

где У» — постоянная реакции, соответствующая температуре Т = оэ;

U —энергия активации старения;

R — универсальная газовая постоянная; Т — абсолютная температура,

897

Старение изоляции удобно наблюдать по изменению ее массы во времени старения т [242]:

более универсальна формула Дмитревского (см. гл. 3, § 5) для расчета распределения р(т) вероятностей безотказной работы изоляции в зависимости от температуры, напряжен­ ности поля и структуры диэлектрика. Учет в ней характе­ ра распределения температуры вдоль ствола скважины поз­ воляет получить Р(т) на глубине 1:

вестны (они могут быть определены экспериментально). Однако, даже если произвести эти расчеты, прогнозирова­ ние долговечности изоляции каротажных кабелей по их результатам может привести к грубым ошибкам из-за не­ полного учета всех действующих на нее факторов.

Следует иметь в виду, что долговечность изоляции, как и жил, только частично определяет долговечность каротаж­

393

ного кабеля. В большинстве случаев срок службы кабеля обусловлен броней,степенью ее износа.

В связи с изложенным становится ясно, что достовер­ ные показатели надежности и долговечности кабелей могут быть получены в настоящее время практически только в результате статистической обработки эксплуатационных дан­ ных.

Приведем данные о параметрах надежности и долговеч­ ности кабелей для геофизических работ в скважинах, по­ лученные при расчетах с использованием статистических эксплуатационных данных с 1964 по 1969 гг. в крупнейших геофизических организациях Союза — „Азнефтегеофизика“, „Краснодарнефтегеофизика“, „Укргеофизразведка“, „Казахстаннефтегеофизика“, „Башнефтегеофизика“, „Татнефтегеофизика“, „Узгеофизтрест“, „Грозненская промыслово-гео­ физическая контора“ [122].

Определялись периоды работы: до первого ремонта, межремонтный и срок службы до полного списания. Рас­ четы и анализ статистических рядов подтвердили предпо­ ложение о том, что функции плотности времени работы серийных кабелей КОБД-4 до первого ремонта и полного списания, а также КОБД-6 до полного списания распре­ деляются по нормальному закону. Функция плотности вре­ мени работы серийного кабеля КОБД-6 до первого ремон­ та распределяется по закону Эрланга. Полученные данные хорошо согласуются с результатами работы [67], где пока­ зана целесообразность применения для расчета надежности каротажного кабеля композиции экспоненциального и нор­ мального законов распределения.

Кабели для геофизических исследований скважин под­ вергаются абразивному износу, старению, воздействию аг­ рессивных сред и т. д. В литературе распространено мне­ ние о том, что при отказах изделий за счет износа наблю­ дается нормальное распределение времени безотказной ра­ боты, т. е. времени нахождения изделия в исправном сос­ тоянии. При этом необходимым условием нормального распределения функции плотности времени безотказной работы является малый разброс значений скорости износа элементов. Согласно данным, полученным Л. И. Бабушки­ ным, М. А. Башировым и автором, для серийных кабелей КОБД-4 и КОБД-6 имеет место нормальное распределение (рис. 68, а, б) и в некоторых случаях — распределение Эр­ ланга (рис. 68, в, г). Для некоторых случаев нормального распределения графики функций плотности времени безот­ казной работы имеют несколько асимметричный вид. Види­ мо, это объясняется увеличением скорости износа отдель­ ных кабелей за счет более интенсивного абразивного, кор-

аэа