«Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса»

Компьютерное моделирование и оптимизация конструкции ловителя-сигнализатора для повышения его надежности при геофизических исследованиях скважин

УДК: 622.23.05-192:519.6
DOI: 10.33285/1999-6934-2023-4(136)-5-11

Авторы:

¹ Тюменский индустриальный университет, Тюмень, Россия

Ключевые слова: геофизические исследования, ловитель-сигнализатор, прочность, жесткость, компьютерное моделирование, метод конечных элементов, ANSYS, оптимизация конструкции

Аннотация:

Для изучения свойств горных пород в околоскважинном пространстве и для контроля технического состояния колонны применяются различные методы геофизических исследований. Снижение рисков возникновения различных аварийных ситуаций (прихват скважинных приборов, обрыв каротажного кабеля и другие) возможно с применением специальных ловителей для инструментов, к которым предъявляются высокие требования. В статье приведены результаты компьютерного моделирования ловителя-сигнализатора ЛС-АСМТ-62×21 по выявлению причин отказа в процессе эксплуатации его центратора. Выполненный в конечно-элементном комплексе ANSYS Mechanical APLD прочностной анализ показал недостаточные прочность и жесткость базовой конструкции. На основе полученных в процессе моделирования результатов предложена оптимизированная геометрическая модель центратора. Компьютерное моделирование нагружения оптимизированной модели центратора при той же рабочей схеме показало повышение жесткости детали в 1,84 раза, а также уменьшение в 2 раза площади зоны пластических деформаций при ударе центратора о ребро корпуса при падении прибора. Выполненное моделирование позволило подтвердить повышенную прочностную надежность оптимизированного центратора ловителя-сигнализатора и разработать ряд технологических рекомендаций для применения на предприятии-изготовителе.

Список литературы:

1. Использование результатов промыслово-геофизических исследований скважин для расчета напряжений при моделировании гидроразрыва пласта / С.А. Кондратьев, Р.Р. Шарафеев, Д.В. Новокрещенных [и др.] // Нефтепромысловое дело. – 2021. – № 7(631). – С. 26–34. – DOI: 10.33285/0207-2351-2021-7(631)-26-34
2. Потехин Д.В., Путилов И.С. Применение нейронных сетей для интерпретации геофизических исследований скважин пермокарбоновой залежи Усинского месторождения нефти // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – 2022. – № 4(364). – С. 24–27. – DOI: 10.33285/2413-5011-2022-4(364)-24-27
3. Новиков А.С., Сериков Д.Ю. Особенности ликвидации и предупреждения нефтегазопроявлений // Тр. РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. – 2021. – № 1(302). – С. 28–37. – DOI: 10.33285/2073-9028-2021-1(302)-28-37
4. Бабаев С.Г., Габибов И.А., Фейзиев И.А. Особенности прогнозирования потребности в запасных частях к нефтепромысловому оборудованию // Нефтепромысловое дело. – 2022. – № 6(642). – С. 53–59. – DOI: 10.33285/0207-2351-2022-6(642)-53-59
5. Короткова Т.Г., Пашинян Л.А. Влияние неисправностей и отказов противовыбросового оборудования на уровень фонтанной и газовой опасности при бурении, креплении и капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин // Вестн. Ассоц. буровых подрядчиков. – 2018. – № 4. – С. 16–19.
6. Глебова Е.В., Волохина А.Т., Заяц Б.С. Защита работников предприятий ТЭК от действия вредных производственных факторов на основе повышения эффективности санитарно-бытового обеспечения // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2020. – № 2(293). – С. 60–62. – DOI: 10.33285/2411-7013-2020-2(293)-60-62
7. Pat. US3435895 United States, IPC E21B 33/072, E21B 41/00. Automatic wireline tool trap assembly / W.T. Lee; assignor to Bowen Tools. – Ser. No. US67233367; Filed Oct. 2, 1967; Patented Apr. 1, 1969.
8. Ясашин В.А., Ельсукова А.С. Оценка качественных характеристик противовыбросового оборудования в ходе сертификационных испытаний // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2020. – № 6(120). – С. 17–22. – DOI: 10.33285/1999-6934-2020-6(120)-17-22
9. Ловитель-сигнализатор ЛС-АСМТ-62х21.000. Паспорт–руководство по эксплуатации. – 2018. – 12 с.
10. Strungar Е.М., Staroverov О.А., Lynegova Е.М. Comprehensive evaluation of fatigue damage accumulation and failure of specimens with operational stress concentrators // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. – 2022. – Issue 4. – P. 37–49. – DOI: 10.17804/2410-9908.2022.4.037-049
11. Vertical displacement events analysis using MAXFEA code in combination with ANSYS APDL in the final design stage of the DTT vacuum vessel / F. Giorgetti, R. Lombroni, V.G. Belardi [et al.] // Fusion Engineering and Design. – 2022. – Vol. 184. – P. 113273. – DOI: 10.1016/j.fusengdes.2022.113273
12. Thompson M., Thompson J. ANSYS Mechanical APDL for Finite Element Analysis. – Oxford: Butterworth-Heinemann, 2017. – 466 p.
13. Design and analysis of gate valve body and seat ring / S. Sathishkumar, R. Hemanathan, R. Gopinath, D. Dilipkumar // Int. J. of Mechanical Engineering and Technology. – 2017. – Vol. 8, Issue 3. – P. 131–141.
14. Беляев А.Н., Шевченко С.А. Особенности упрощенного конечно-элементного моделирования подшипниковых опор // Вест. ИжГТУ им. М.Т. Калашникова. – 2020. – Т. 23, № 4. – С. 46–51. – DOI: 10.22213/2413-1172-2020-4-46-51
15. Чернявский Д.И., Чернявский Д.Д. Исследование динамических характеристик удара двух твердых деформируемых тел при скорости удара до 100 м/с // Омский науч. вестн. – 2021. – № 5(179). – С. 5–14. – DOI: 10.25206/1813-8225-2021-179-5-14
16. Alshoaibi A.M., Fageehi Ya.A. 3D modelling of fatigue crack growth and life predictions using ANSYS // Ain Shams Engineering J. – 2022. – Vol. 13, Issue 4. – P. 101636. – DOI: 10.1016/j.asej.2021.11.005
17. Crawford J. Evaluating Mesh Density // Ansys Solutions. – 1999. – Vol. 1, № 2. – P. 12–16.
18. (Re-) Meshing using interpolative mapping and control point optimization / I. Voutchkov, A. Keane, Sh. Shahpar, R. Bates // J. of Computational Design and Engineering. – 2018. – Vol. 5, Issue 3. – P. 305–318. – DOI: 10.1016/j.jcde.2017.12.003
19. Syzrantseva K., Syzrantsev V., Babichev D. Comparative Analysis of Stress–Strain Condition of Cylindrical Gears Arc Teeth and Spurs // Proc. of the 5th Int. Conf. on Industrial Engineering (ICIE 2019). – 2020. – P. 101–108. – (Lecture Notes in Mechanical Engineering). – DOI: 10.1007/978-3-030-22041-9_12
20. Cherniavsky A.O., Cherniavsky O.F. A change in the deformation mechanism with a monotonous change of the load parameter // Int. J. of Pressure Vessels and Piping. – 2020. – Vol. 188. – P. 104192. – DOI: 10.1016/j.ijpvp.2020.104192