硫化氫環(huán)境下測(cè)井電纜的保護(hù)方法

謝 崗 朱 瑜

(1.長城鉆探測(cè)井公司國際業(yè)務(wù)項(xiàng)目部 北京) (2.長城鉆探測(cè)井公司測(cè)井公司 北京)

硫化氫環(huán)境下測(cè)井電纜的保護(hù)方法

謝 崗1朱 瑜2

(1.長城鉆探測(cè)井公司國際業(yè)務(wù)項(xiàng)目部 北京) (2.長城鉆探測(cè)井公司測(cè)井公司 北京)

隨著勘探的深入,各種含有H2S,CO2等有害氣體的井越來越多。在這類井中測(cè)井作業(yè)時(shí),需要采取一定的方法來保護(hù)電纜,防止腐蝕。文章介紹了一種非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法,即采用給普通電纜注入硫化氫抑制劑,來達(dá)到防硫和保護(hù)電纜的目的。

電纜;硫化氫;抑制劑

0 引 言

測(cè)井電纜分為普通電纜和專用防硫電纜,針對(duì)井液不同的酸性條件,使用不同的電纜。一般來說,含酸性氣體超過5%,應(yīng)使用專用防硫電纜[1]。但是由于專用防硫電纜價(jià)格昂貴(特別是多芯電纜),是普通電纜的10倍以上,因此很少使用。目前較常采用是利用專門的注脂設(shè)備,把硫化氫抑制劑注入電纜,在電纜內(nèi)部和表面形成保護(hù)膜,避免電纜和井液直接接觸,從而達(dá)到保護(hù)電纜的目的。這種方法成本較低,使用方便,得到較多的應(yīng)用。

1 硫化氫對(duì)測(cè)井電纜的腐蝕作用

硫化氫對(duì)測(cè)井電纜的腐蝕作用主要有:①電化學(xué)腐蝕,是硫化氫在有水的條件下在金屬表而產(chǎn)生的電化學(xué)效應(yīng),生成物是一種疏松的物質(zhì),在金屬表面形成針孔、蝕坑斑點(diǎn)和潰瘍等現(xiàn)象;②氫脆和氫鼓泡(HSC),硫化氫介質(zhì)作用時(shí)加劇了鋼的滲氫作用,從而導(dǎo)致金屬氫脆和設(shè)備腐蝕破裂;③硫化物應(yīng)力腐蝕破裂(SSC),它是金屬在含硫天然氣和應(yīng)力兩者作用下的破裂,拉應(yīng)力來自外力負(fù)荷和內(nèi)應(yīng)力[2]。

2 測(cè)井電纜結(jié)構(gòu)

測(cè)井電纜主要由鎧裝層及纜芯兩部分組成,如圖1所示。鎧裝層分內(nèi)層及外層鋼絲,分別為右旋繞和左旋繞,纜芯由傳輸導(dǎo)線、絕緣材料、充填物及保護(hù)層組成。普通電纜鎧裝鋼絲一般采用高強(qiáng)度鍍鋅鋼絲(高濃度硫化氫及高壓蒸汽井采用鍍鎳、鉻等不銹鋼鋼絲)。纜芯中導(dǎo)線由多股優(yōu)質(zhì)銅絲分層繞制,這樣增加了纜芯的柔韌性。絕緣層則采用較好的電氣性能及機(jī)械性能的材料,如丙烯共聚物、泰氟隆等,既保證了絕緣而且又增加了纜芯強(qiáng)度、抗扭能力,并且在工藝上采用二次噴塑技術(shù)。充填物及保護(hù)層采取加有高溫半導(dǎo)體材料和強(qiáng)度高的膠帶,既起到了一定屏蔽作用又保護(hù)了纜芯[3]。

圖1 測(cè)井電纜結(jié)構(gòu)

注硫化氫抑制劑的目的就是要采用高壓裝置,把抑制劑打入內(nèi)外層鋼絲及內(nèi)層鋼絲與纜芯之間的縫隙,同時(shí)在外層鋼絲表面形成一薄油層,這樣可同時(shí)對(duì)內(nèi)外層電纜達(dá)到最佳的保護(hù)效果。

3 硫化氫抑制劑的性能特點(diǎn)

針對(duì)井下不同的酸性環(huán)境,國外已開發(fā)出了多種類型的抑制劑。根據(jù)井中所含有害氣體類型和濃度選擇不同的抑制劑。

常用的硫化氫抑制劑應(yīng)具有以下特點(diǎn):

(1)低粘度,受溫度變化影響較小;

(2)性能穩(wěn)定,不與井內(nèi)其他化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng);

(3)能對(duì)電纜內(nèi)外層鋼絲及內(nèi)部纜芯提供良好保護(hù),避免受到腐蝕破壞;

(4)具有潤滑作用,能夠在外部壓力環(huán)境下保護(hù)電纜免于磨損;

(5)具有良好滲透性能,能自動(dòng)快速滲入到電纜內(nèi)部;

(6)能夠在電纜表面形成保護(hù)油膜;

(7)能抗雜物粘連攜帶,抗水沖刷;

(8)能具有和自然纖維和聚乙烯材料,石油產(chǎn)品等較好的親和性,易于粘附在其表面;

(9)能生物降解,無毒性,對(duì)環(huán)境無污染。

4 硫化氫抑制劑注脂方法

以往傳統(tǒng)的注脂方法雖然也把抑制劑注入電纜表面及縫隙中,但同時(shí)也把電纜上附著的細(xì)小顆粒,鹽水,酸性物質(zhì)等污染物包裹在里面。從表面看,似乎也注入得很好,但這些暗藏的污染物對(duì)電纜的傷害不容忽視,會(huì)加速電纜的腐蝕和老化。而新一代注脂方法不僅提高了抑制劑的性能,同時(shí)也在注脂設(shè)備上加以研究,不僅要求注脂效果更好,而且在注脂的同時(shí),能把電纜上附著的污染物清理帶走,從而克服了傳統(tǒng)注脂方法中存在的缺陷。

常用的硫化氫抑制劑注脂設(shè)備一般有兩種類型,一種是永久固定在測(cè)井大車上,不可拆卸。另外一種是可移動(dòng)式的,既可安裝在車上,也可安裝在井臺(tái)上,用完后可拆下收回。從使用角度來講,可移動(dòng)式的更為方便。可移動(dòng)式的硫化氫抑制劑注脂設(shè)備一般包含四個(gè)部分:1)氣動(dòng)馬達(dá),提供注脂的動(dòng)力;2)供給過濾系統(tǒng),給注脂器提供硫化氫抑制劑并回收過濾從注脂返回的多余的抑制劑;3)注脂器,安裝在電纜上并通過它給電纜注入硫化氫抑制劑;4)管線,鏈條等附件。

電纜下井前,把注脂器安裝在電纜上面,并通過鏈條固定在井口。根據(jù)電纜不同的尺寸,選用相應(yīng)的補(bǔ)芯和襯套。注脂器注入口連接氣動(dòng)馬達(dá),出口連接循環(huán)過濾系統(tǒng)的回流管線,氣動(dòng)馬達(dá)另一端連接循環(huán)過濾系統(tǒng)的出口管線。氣動(dòng)馬達(dá)靠外接大功率空壓機(jī)或井場(chǎng)上的氣源驅(qū)動(dòng),把循環(huán)過濾系統(tǒng)中的硫化氫抑制劑源源不斷地注入注脂器襯套內(nèi)腔室并維持一定壓力,抑制劑被注入通過的電纜內(nèi)部并在電纜表面形成保護(hù)油膜,多余的抑制劑及原來電纜上附著的雜物則通過回流管線回收到循環(huán)過濾系統(tǒng)中,經(jīng)過濾清潔后再次使用。這樣在電纜下井的同時(shí)即可完成注脂過程,操作簡(jiǎn)單易行,工作示意圖如圖2所示。

圖2 注脂器工作示意圖

注脂器內(nèi)的襯套和補(bǔ)芯片需要根據(jù)不同的電纜規(guī)格選擇不同的型號(hào)。襯套上面有兩個(gè)孔,連接注脂管線,幫助把抑制劑注入電纜;補(bǔ)芯片則防止電纜上的臟物進(jìn)入注脂機(jī)內(nèi)部,密封并清潔電纜。

5 總 結(jié)

針對(duì)防硫電纜價(jià)格過高的問題,采用上述的方法給普通電纜注入硫化氫抑制劑,可達(dá)到防硫的效果,并且經(jīng)濟(jì)實(shí)用,操作也很方便。在使用時(shí),要根據(jù)井內(nèi)的酸性環(huán)境,選擇不同的抑制劑型號(hào),以達(dá)到更好的防硫效果。

[1] 張少程,黃獻(xiàn)閣.地球物理測(cè)井工人讀本CLS3700測(cè)井操作手必讀[M].北京:石油工業(yè)出版社,1994

[2] 李士倫,杜建芬,郭 平,等.對(duì)高含硫氣田開發(fā)的幾點(diǎn)建議[J].天然氣工業(yè),2007,27(2)

[3] 張 超.延長測(cè)井電纜使用壽命的方法探討[J].測(cè)井技術(shù),2003,27(增刊)

P631.8+1

B

1004-9134(2011)04-0095-02

謝 崗,男,1975年生,工程師,1998年畢業(yè)于西北工業(yè)大學(xué),長期從事測(cè)井儀器維修及技術(shù)支持工作,現(xiàn)在長城測(cè)井公司國際業(yè)務(wù)項(xiàng)目部工作。郵編:100101

2011-03-11編輯姜 婷)

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