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

учитывающая ее зависимость от температуры и гидростати­ ческого давления, а также распределение этих параметров

проводность изоляции при температурах 20 и 50°С, мка; 1— длина кабеля, км\

U и Ut—то же, что в (1—3—5); в формулах для GH3 <2о°о и GH3 (5 O°O UJ — напряжение в конце линии (кабеля).

Изоляция в процессе эксплуатации работоспособна при выполнении условий (1—3—6) и (1—3—7) во всех режимах механического и термобарического нагружения кабеля. Изо­ ляция должна обладать радиальной герметичностью при ра­ бочих гидростатических давлениях и температурах, устой­ чивостью к термомеханическим деформациям, достаточной эластичностью при высоких температурах во все время эксплуатации кабеля, необходимой нефте-газостойкостью при повышенных температурах и гидростатических давлениях.

Защитная оболочка. Для целостности изоляционных и шланговых оболочек наиболее опасен присутствующий в скважинной жидкости газ вследствие его большого коэффи­ циента сжимаемости. Допустимый перепад давлений можно определить по формуле максимальных напряжений в элас­ тичных оболочках [153]:

где ошах—максимально допустимое давление при растяжении;

Часть радиально-направленной нагрузки, воспринимаемой броней, рассчитывается из условия наступления пластиче­ ской деформации материала при зшах = 0,7ав [170]:

44

Допустимый перепад давлений для ленточной брони с оШах = 1950 кгс/см2 серийного кабеля КРБК будет иметь следующее расчетное значение:

-ІРбр - 84 кгс/см2.

ленточной брони кабеля КРБК. Отсюда понятно, что изоля­ ционно-защитные оболочки каротажных кабелей, при про­ чих равных условиях, не разрываются газом из-за большой механической прочности проволочной брони и сравнительно небольшого времени пребывания кабеля на забое. Вопрос защиты шланга от действия газа в кабелях, у которых не­ целесообразно использовать проволочную броню, может быть решен альтернативно:

1) применением защитной оболочки с высокой газопро­ ницаемостью (10~4 — 10~5 см2/сек- кгс-см~2) и малой проч­ ностью на разрыв (ов^г50 кгс/см2)-,

2) применением защитной оболочки с низкой газопрони­

удлинение кабеля вследствие податливости изоляционно-за­ щитных оболочек будет достигать таких величин, которые могут отразиться на точности измерения глубины скважины.

45

Условие того, что п проволок диаметром б укладывают­ ся в слой на радиусе г с углом скрутки а, имеет вид [195]

где кз — коэффициент запаса; б) остаточное удлинение брони кабеля (%), не прошед­

шего термомеханическую стабилизацию:

в) остаточное удлинение стабилизированных кабелей (%):

г) неуравновешенность брони.

Под действием механических нагрузок и изменения тем­ пературы бронированные кабели, не уравновешенные и ге­ терогенные по структуре, испытывают кручение, вследствие чего возрастает их удлинение. Нагрузки между элементами кабеля не распределяются, что способствует сильной пере­ грузке отдельных элементов конструкции, в частности, то­ копроводящих жил. Перенапряжение жил приводит к появ­ лению местных деформаций, усталостному излому проволок жил, повреждениям изоляционной оболочки и т. п. При ис­ пользовании кабеля в качестве измерительного инструмента в скважине дополнительное удлинение от кручения может снизить точность измерительных работ. Кручение свободно подвешенного кабеля с учетом всех действующих на него факторов—собственного веса, аппаратуры и груза, темпера­ туры и гидростатического давления при 1= L составляет [98]:

46

С учётом наличия осевого усилия, обусловленного сорбцией изоляционными и защитными оболочками жидкости и газа, формула (1—3— 19) примет вид

При C = 0 (условие уравновешенности от весовых на­ грузок, набухания и гидростатического давления) кабель бу­ дет частично неуравновешен от кручения (Ѵ ^О), так как температурная составляющая кручения (третий член уравне-

ния (1—3—20)) составляет в данном случае—^ —. Полная

уравновешенность кабеля от кручения может быть достиг­ нута при С — 0 и т = 0.

Поскольку оба повива брони наложены в противополож­ ных направлениях, суммарный коэффициент С для брони бу­ дет равен разности коэффициентов Q и С2 (для первого и второго повивов брони, соответственно). Поскольку условие С2 — Cf —0 обычно не выполняется, при конструировании кабеля стремятся к получению минимально-возможной не­

где С,т — максимально-возможные для данной конструкции значения крутящего момента по механическим и темпера­ турной нагрузкам.

Поскольку вклад механических нагрузок в кручение обычно больше, чем температурных, условие (1—3—21) является более сильным, чем (1—3—22), т. е. кабель, урав­ новешенный по механической нагрузке, уравновешен также и по температурной нагрузке, что подтверждено расчетами до кабелю КОБДФ-6 [98].

Величина фе зависит от конструкции брони и отличается у различных кабелей. По данным [48], она максимальна у одножильного кабеля КОБД-4 (0,45) и минимальна у шее« тижильного КБГ-8 (0,19). По данным [98], для теплостой­ кого кабеля КОБДФ-6 <[>с составляет 0,56.

47