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
АО «ЦИФРА» примет участие в работе научно-практической конференции с международным участием «АДДИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МЕДИЦИНЕ: ОТ 3D-ПЛАНИРОВАНИЯ ДО БИОПЕЧАТИ», которая пройдет 25 сентября 2020 г. в Санкт-Петербурге в формате онлайн.
Центр инженерно-физических расчетов и анализа (АО «ЦИФРА») и Российский Роговой Оркестр (РРО) подписали соглашение о сотрудничестве, в рамках которого специалисты АО «ЦИФРА» выполнят расчетное моделирование акустики уникальных духовых музыкальных инструментов. Инженерные расчеты помогут восстановить старинную технологию изготовления инструментов русской роговой музыки, которая была утеряна в течение последних полутора веков.
Связанные публикации в блоге
Вибрации в конструкциях и механизмах, в зависимости от характера колебаний, могут быть периодическими и случайными. Случайные вибрации представляют собой набор непериодических колебаний. Анализ случайных вибраций основывается на статистике. Примерами случайных вибраций могут служить: ветровые нагрузки на здание, вибрации в авиационной, ракетной, железнодорожной и автомобильной технике, возникающие в процессе эксплуатации.
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.
Связанные вебинары
В рамках Договора о научно-техническом сотрудничестве между АО «ЦНИИМФ» и АО «ЦИФРА» на данном вебинаре заведующий отделом конструктивной надежности и защиты судов от коррозии АО «ЦНИИМФ» Алексей Петров расскажет об имеющемся опыте и перспективах использования компьютерного моделирования для решения различных задач, связанных с ремонтом или модернизацией судов в эксплуатации.
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.

Закажите расчет

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