Про можливість застосування імітаційного моделювання для дослідження та проєктування ущільнювачів універсальних превенторів

Анотація

Керування свердловинами в процесі їх спорудження є одним з важливих чинників забезпечення безпеки технологічного процесу. Для керування свердловинами застосовують противикидне обладнання, до складу якого входять універсальні превентори. Це стосується нафтових та газових свердловин, а також свердловин, що забезпечують дегазацію вугільних пластів для зменшення їх газодинамічної активності. Технологічні процеси безпечного ведення робіт вимагають розширення функціональних можливостей вузла ущільнення універсального превентора з одночасним забезпеченням його високих експлуатаційних характеристик. Одним з визначальних факторів для забезпечення необхідної довговічності ущільнювачів за різноманітних режимів експлуатації є дослідження їхнього напружено-деформованого стану. В даній роботі розглянуто можливість використання імітаційного тривимірного моделювання для дослідження впливу геометрії армуючих металевих вставок ущільнювача на його напружено-деформований стан в цілому. З цією метою запропоновано спосіб визначення та визначено константи матеріалу для реалізації моделі Муні-Рівліна, якою описується поведінка малостискувальної гуми в програмних продуктах на базі методу кінцевих елементів. Встановлено, що дві константи матеріалу можна застосовувати для імітаційного моделювання ущільнювача універсального превентора з деформаціями, які не перевищують 150%. Для моделювання ущільнювача з більшими деформаціями (до 600 %) необхідно визначити більше констант. Достовірність отриманих результатів проведених досліджень моделей характеризується сукупною похибкою експериментальних і теоретичних досліджень до 5 %. Таким чином, створено передумови та підтверджено можливість використання імітаційного моделювання для дослідження та проєктування елементів універсальних превенторів з підвищеними експлуатаційними характеристиками.