Проекты

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» и Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого заключили договор об организации стажировок для студентов по направлению «Механика и математическое моделирование». 16 апреля ведущий специалист АО «ЦИФРА» Мария Чуковенкова выступила в Высшей школе теоретической механики с презентацией о возможностях стажировки в компании. Студенты Политеха старших курсов смогут пройти летнюю практику в компании «ЦИФРА», применить знания для участия в реальных проектах под руководством опытных экспертов компании.
Сотрудники АО «ЦИФРА» приняли участие в заседании секции № 3 «Техническая эксплуатация и ремонт флота, охрана труда» научно-технического совета АО «ЦНИИМФ» (Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт морского флота). Инженер по динамике и прочности АО «ЦИФРА» Андрей Дмитриев выступил с докладом о предстоящем совместном выполнении НИР по расчетному обоснованию эксплуатации железобетонного судна согласно правилам Российского морского регистра судоходства (РС). Также участники заседания рассмотрели тему проектирования судовых конструкций с использованием технологий топологической оптимизации.
Связанные публикации в блоге
Нефтегазовая отрасль имеет большой простор для применения численного моделирования. Так для нефтяного и газового оборудования, нефтяных платформ, резервуаров для хранения топлива, насосов, гидроэнергетических устройств проводятся расчеты статической и динамической прочности и гидрогазодинамические расчеты. В данной статье рассмотрим наиболее распространенные задачи данного отраслевого сектора – расчеты на прочность и герметичность.
Инженерами АО «ЦИФРА» реализован проект по подбору и замене традиционного материала вентиляторной лопасти на композиционный. Этот вопрос актуален в отрасли проектирования лопаточных машин: турбин, компрессоров, вентиляторов, импеллеров и пропеллеров.
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.

Закажите расчет

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