Новости

Расчеты динамики и прочности бурового оборудования

Специалисты АО «ЦИФРА» завершили выполнение расчетов динамики, прочности и долговечности редукторной секции турбобура в интересах компании ООО «ВНИИБТ-Буровой инструмент».

Турбобур — это разновидность бурового оборудования, гидравлический забойный двигатель, в котором гидравлическая энергия потока бурового раствора преобразуется в механическую энергию вращения вала, соединенного с буровым долотом. Рабочим органом, в котором происходит преобразование энергии, служит многоступенчатая турбина осевого типа. Турбобуры используются для бурения нефтяных и газовых скважин с долотами всех типов.

Бурение

Современные турбобуры, применяемые при бурении нефтяных и газовых скважин, были разработаны в 60-х – 90-х годах во Всесоюзном научно-исследовательском институте буровой техники (ВНИИБТ). Компания «ВНИИБТ-Буровой инструмент», заказчик исследования, образована в 2003 г. на базе Пермского филиала ВНИИБТ. Турбобуры, разрабатываемые ООО «ВНИИБТ-Буровой инструмент», имеют высокие технико-экономические показатели за счет оптимально спрофилированных ступеней турбины с минимальными гидравлическими потерями, высокого качества турбин, применения подшипников скольжения, армированных синтетическими алмазными вставками для работы при высокой частоте вращения.

Редукторный турбобур, являющийся объектом выполненного исследования, наиболее эффективен при бурении скважин с высоким содержанием абразива и бурении глубоких скважин с высокой забойной температурой и плотностью. Он обладает жесткой нагрузочной характеристикой и высоким крутящим моментом для привода. Редукторный турбобур предназначен для бурения различных интервалов скважин, включая горизонтальные участки, благодяря регулируемому углу искривления.

Турбобур

В рамках выполненного проекта специалистами АО «ЦИФРА» совместе с конструкторами ООО «ВНИИБТ-Буровой инструмент» поставлены и решены следующие задачи:

- Создание полномасштабной пространственной математической модели сборки редукторной секции и расчетный анализ динамических процессов при бурении. Определение динамических усилий, передаваемых по системе от долота к ведомому валу редукторной секции при прямом бурении и бурении под углом;

- Определение запаса прочности и долговечности элементов сборки редукторной секции при заданных условиях эксплуатации. Выработка рекомендаций по корректировке технических и проектных решений;

- Разработка практических рекомендаций по изменению элементов конструкции редукторного турбобура с целью обеспечения заданных параметров прочности и долговечности. Выполнение поверочных расчетов для обоснования измененных конструкторских решений.

Дополнительными преимуществами применения расчетного моделирования при проектировании буровой техники являются:

- Сокращение сроков проектирования с помощью применения системного динамического численного моделирования на всех стадиях проектирования и эксплуатации буровой техники (концепция цифрового двойника изделия - «digital twin»);

- Уменьшение рисков выхода оборудования из строя и сокращение издержек за счет повышения надежности конструкции и увеличения межремонтного периода.

 

Связанные новости
Каждые несколько лет на рынке компьютерной техники и оборудования для инженерных расчетов МКЭ появляется новая технология, широко обсуждаемая специалистами, и инженеры-расчетчики задаются вопросом, насколько эта технология может помочь им ускорить время решения задач.
АО «ЦИФРА» примет участие в работе научно-практической конференции с международным участием «АДДИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МЕДИЦИНЕ: ОТ 3D-ПЛАНИРОВАНИЯ ДО БИОПЕЧАТИ», которая пройдет 11 сентября 2020 г. в Санкт-Петербурге.
Связанные публикации в блоге
В предыдущей статье блога мы рассказывали о том, какую роль играет компьютерное моделирование физических процессов проектирования и оптимизации горнодобывающего оборудования. В продолжение этой темы рассмотрим данный вопрос в более широком аспекте – поговорим о роли компьютерного моделирования применительно ко всей отрасли добычи природных ресурсов. В данной статье мы уделим внимание нефтегазовой промышленности и применимости компьютерного инжиниринга именно в этой отрасли.
Сектор добычи полезных ископаемых полностью зависит от внедрения новых технологий и тесно взаимосвязан с сектором энергетики и переработки. С развитием технологий открывается большое разнообразие альтернативных источников энергии (ветряные фермы, солнечные электростанции, гидроэлектроэнергия, геотермическая энергия или биотопливо), но минеральные и ископаемые ресурсы все еще являются основным топливом для мировой экономики, напрямую зависящей от источников постоянной энергии.
Связанные вебинары
АО "ЦИФРА" объявляет о проведении серии лекций-вебинаров от ведущих приглашенных экспертов в области численного моделирования. В ходе первого вебинара данной серии будут рассмотрены вопросы прочностного анализа «легких» (lightweight) композитных конструкций при динамическом нагружении с использованием явных решателей (сеточного и бессеточного) ПО LS-DYNA.
На данном вебинаре вы узнаете о возможностях применения инструментов численного моделирования Ansys для расчета прочности изделий, изготовленных с применением аддитивных технологий.

Закажите расчет

Команде профессионалов
Изменить файл
Поля, отмеченные звездочкой (*) обязательны для заполнения.
Успешно отправлено! Наш менеджер свяжется с Вами в ближайшее время!