Механические дефекты брони в процессе эксплуатации
Основными дефектами проволочной брони кабеля являются обрыв одной или нескольких проволок в повиве (так называемые «треньки») и прослабление внешнего повива («фонари).
Обрыв проволоки в повиве, как правило, связан с дефектами самой проволоки, или производимой сваркой проволоки в процессе изготовления.
Дефекты проволоки возникают на стадиях переработки стальной отливки в проволоку и связаны в основном с попаданием частиц шлака или иных посторонних включений в металл с последующей их прокаткой и волочением до готового изделия. Примерно треть подобных дефектов проявляются при намотке проволоки на технологическую тару, еще одна треть проявляется при преформации проволоки перед укладкой в повив и соответственно на этом месте производится сварка проволоки, оставшаяся треть дефектов остается в готовом изделии. Полностью исключить дефекты проволоки на сталепроволочном производстве в принципе возможно, но это влечет существенное удорожание проволоки, что почти всегда неприемлемо потребителем. Сварка проволоки, хотя и производится с последующей преформацией, также является потенциально возможным местом появления «треньки», т.к. технология сварки предусматривает отпуск свариваемых концов проволоки и, следовательно, появляется участок, на котором проволока практически не имеет упругих свойств.
К сожалению, полностью избежать сварок проволоки в процессе изготовления, не удается, но вместе с тем необходимо отметить, что качество отечественной проволоки, особенно производства Череповецкого сталепрокатного завода, приближается к мировым стандартам.
Другим наиболее распространенным дефектом проволочной брони является образование «фонарей». Одной из причин этого может служить неправильный ввод кабеля в эксплуатацию, как уже отмечалось в предыдущем разделе.
Однако в общем случае, образование «фонаря» может произойти в любой момент при нарушении правил эксплуатации кабеля. Все это подчеркивает важность более низких скоростей спуска и подъема, и периодических остановок для того, чтобы немного приподнять прибор в процессе спуска. Вращающий момент появляется как результат разницы в нагрузках при спуске и подъеме. Кабелю необходимо давать возможность прокручиваться, чтобы достичь нужного равновесия моментов в повивах брони. При рабочей операции, требующей многократных спусков, кабелю необходимо время для прекращения кручения и достижения равновесия. Предоставление моментам возможности уровняться в частности важно при работе с новыми кабелями на глубоких скважинах».
Химическая коррозия проволок брони кабеля.
Кроме механических проблем брони кабеля, ее естественного механического износа необходимо отметить еще одну существенную причину снижения срока службы кабеля - коррозия проволок брони. Более всего это относится к ситуациям, когда кабель находился в высокоррозионной среде, например в тяжелых соляных растворах. В этом случае, цинковое покрытие проволок брони, выполняющее роль так называемой катодной защиты, способно замедлить процесс коррозии только на новых кабелях. После же растворения цинкового покрытия все химические воздействия скважинной жидкости принимает на себя высокоуглеродистая сталь проволок брони.
Причем процесс коррозии продолжается, а в большинстве случаев усиливается, после подъема кабеля и намотки на барабан лебедки, т.к. частицы скважинной жидкости остаются между проволоками брони. Особенно сильно процесс такой «складской» коррозии наблюдается на внутреннем повиве брони. Пока единственным способом сохранения целостности брони является обычная промывка и обработка антикоррозионными составами. Подобные установки используются для антикоррозионной обработки брони в процессе изготовления кабеля.
В этом же разделе необходимо отметить достаточно частые случаи работ в скважинах после их кислотной обработки. На сегодняшний день нет каких-либо документов, регламентирующих допустимый состав скважинной жидкости для работы кабеля. Однако, основываясь на опыте нашей работы, случаи спуска кабеля в раствор кислоты происходят достаточно часто и связаны с некачественной промывкой скважин после кислотной обработки. На основе химических анализов образцов проволоки, подвергшейся воздействию кислоты, можно сделать следующий вывод: воздействие кислоты, кроме химической реакции растворения железа и уменьшения сечения проволок, приводит к более губительным для кабеля последствиям, а именно под давлением скважинной жидкости в структуре стали происходит замещение атомов углерода атомами серы или хлора, что приводит к потере пластичности проволоки. Этот процесс многократно ускоряется, если по броне кабеля протекает электрический ток и создается локальная разность потенциалов между броней кабеля и обсадной колонной, вызывающая электролитический ток. Поэтому, необходимо с осторожностью производить работы в скважинах после их кислотной обработки.
Если все-таки есть подозрения, что кабель имел контакт с кислотой рекомендуется провести проверку пластичности проволок брони. Процедура проверки производится достаточно просто путем намотки нескольких проволок внешнего и внутреннего повива на собственный диаметр. Если происходит ломка хотя бы одной проволоки - участок кабеля непригоден для эксплуатации.
Состояние токопроводящих жил кабеля.
Проверка электрического состояния кабеля сводится к двум простым операциям - проверке целостности токопроводящих жил кабеля и их сопротивления изоляции. Нахождение места обрыва жилы производится путем измерения емкостей между поврежденной жилой и броней кабеля с двух сторон кабеля и вычисления места повреждения.
Вычисление места утечки (снижения сопротивления изоляции) производится несколько сложнее, особенно, если характер повреждения не носит явного короткого замыкания жилы на броню или другую жилу. В этом случае используется измерительный мост, в два смежных плеча которого подключаются концы поврежденной жилы. Добившись баланса моста, по соотношению сопротивлений двух других плеч аналогично вычисляется место утечки.
Следует отметить, что предприятием «Электросвязь», г. Тверь выпускается специализированный прибор «ИРК ПРО ГЕО» для контроля состояния жил кабеля, позволяющий измерять сопротивление жил кабеля, их емкость, место обрыва жилы и место снижения изоляции до 5 МОм в цифровом виде с непосредственным указанием длины до точки повреждения.