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
Сотрудники АО «ЦИФРА» приняли участие в расширенном заседании НТК АО «Газпром диагностика» по теме «Использование моделирования на основе метода конечных элементов (МКЭ) при проведении экспертизы промышленной безопасности линейной части магистральных газопроводов и шлейфов компрессорных станций».

18 июля Экспертный совет по аттестации программных средств при Ростехнадзоре принял решение включить АО «ЦИФРА» в перечень организаций-пользователей SCAD Office. Лицензия SCAD Office № 18320 и решение Ростехнадзора размещены в разделе Программное обеспечение.

Связанные публикации в блоге
В ракетно-космической отрасли наибольшее распространение получили двигатели на жидком и твёрдом ракетном топливе. Среди преимуществ твердотопливных ракетных двигателей можно отметить как длительный срок хранения топлива, так и относительную простоту конструкции и дешевизну самих двигателей, что обуславливает их широкое применение в этой отрасли. Одним из важнейших процессов в камере сгорания ракетного двигателя является процесс горения твёрдого топлива, так как он определяет газоприход в двигателе и, следовательно, его секундный массовый расход и развиваемую тягу.
На сегодняшний день крупнейшими производителями сосудов и аппаратов, работающих под давлением, является Китай, Германия, Канада, Великобритания, Россия и другие. Оборудование, изготавливаемое этими странами, поставляется и применяется по всему миру. При этом в каждой эксплуатирующей стране разработана своя нормативно-техническая база. Проблема заключается в том, что все нормы весьма разнородны по своему статусу и не образуют единой системы.
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.