Дослідження напружено-деформованого стану елементів універсального превентора
DOI:
https://doi.org/10.33216/1998-7927-2025-290-4-41-47Ключові слова:
противикидне обладнання, флюїдопроявлення, універсальний превентор, імітаційне моделювання, напружено-деформований стан, напруження, контактний тискАнотація
Розглядається роль та конструктивні особливості противикидного обладнання, зокрема універсального превентора, який використовується під час буріння нафтових і газових свердловин. Обсадна колона із бурильною колоною розділяє свердловинний стовбур, а кільцевий зазор між ними заповнюється буровим розчином, що створює гідростатичний тиск для контролю виходу пластових рідин. Універсальний превентор забезпечує герметизацію кільцевого простору, дозволяючи одночасно провертати та протягувати бурильні труби, що підвищує безпеку та ефективність процесу буріння. У роботі також наведено інформацію, що стосується аналізу закордонних та вітчизняних досліджень і публікації за тематикою дослідження. Основним робочим елементом в конструкції універсального превентора є кільцевий гумовий ущільнювач, який піддається дії циклічних навантажень і втомному руйнуванню внаслідок проходження крізь нього бурильної колони. Водночас корпус та поршень превентора піддаються дії високого тиску, що призводить до виникнення та концентрації у певних ділянках значних напружень. З метою визначення величин та ділянок концентрації напружень побудовано тривимірну модель універсального превентора. Для дослідження використано тільки два його елементи: корпус та поршень. Величини тисків, які застосовувались під час дослідження становили: 14 та 70 МПа. При дослідженні було враховано величину зазору між корпусом та поршнем. Встановлено, що за малих величин зазорів між поршнем та корпусом за прийнятих граничних умов відбувається їх взаємодія, у результаті чого спостерігається поява контактного тиску. Максимальна величин цього тиску складає 320 МПа при величині зазору між робочими поверхнями корпусу та поршня 0,1мм. За величини зазору 0,4 мм та аналогічних граничних умов контактного тиску не спостерігається. Подальше збільшення величини зазору може призвести до швидшого виходу ущільнювальних манжет з ладу. У роботі підкреслюється важливість контролю технічного стану превенторів та точності їх ремонту для забезпечення безпеки робітників і попередження аварійних ситуацій під час буріння нафтових і газових свердловин.
Посилання
1. Jon Espen Skogdalen, Ingrid B. Utne, Jan Erik Vinnem, Developing safety indicators for preventing offshore oil and gas deepwater drilling blowouts. Safety Science. 2011. Vol. 49. Iss. 8-9. P. 1187-1199. ISSN 0925-7535. URL: https://doi.org/10.1016/j.ssci.2011.03.012.
2. Bubbico R.; Lee S.; Moscati D.; Paltrinieri N. Dynamic assessment of safety barriers preventing escalation in offshore Oil&Gas. Saf. Sci. 2019. Vol. 121. P. 319-330.
3. Necci A., Tarantola S., Vamanu B., Krausmann E., Ponte L. Lessons learned from offshore oil and gas incidents in the Arctic and other ice-prone seas. Ocean. Eng. 2019. Vol. 185. P. 12–26.
4. Guo Lianglin, Zeng Yijin, Huang Jian, Wang Zhiliang, Li Junxiong, Han Xueying, Xia Chengyu, Qian Liqin. Fatigue Optimizationof Rotary Control Head Rubber Core Based on Steady Sealing. Engineering Failure Analysis. 2021. Vol. 132. art. 105935. URL:https://doi.org/10.1016/j.engfailanal. 2021. art. 105935.
5. Li Wang, Tang Yang, Liu Qingyou, He Yufa. Simulation and experimentalanalysis of critical stress regions of deep-water annular blowout preventer. Engineering Failure Analysis. 2019. Vol. 106. art. 104161. URL: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2019.104161
6. Li Wang, Tang Yang, Liu Qingyou, He Yufa. Simulation and experimental analysis of critical stress regions of deep-water annular blowout preventer. Engineering Failure Analysis. 2019. Vol. 106. art. 104161. URL: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2019.104161.
7. Dassault Systemes. Theoretical Manual Solid-Works Simulation. Dassault Systemes, 2015. 114 p
