Эксплуатация систем подводной добычи сложных углеводородов сопровождается повышенными рисками возникновения аварийных ситуаций, в частности, возникновения утечек и выбросов в результате потери герметизации между подводной фонтанной арматурой и подвеской насосно-компрессорной трубы. Проявление выбросов и утечек в процессе эксплуатации подводных скважин могут привести к таким необратимым последствиям, как потеря добываемой продукции и нанесение вреда окружающей среде, а также повреждение дорогостоящего оборудования, в результате чего необходим дорогостоящий и технически сложный ремонт. По этой причине в процессе опытно-конструкторских работ по проектированию данного типа оборудования необходимо проводить качественное и эффективное расчетное сопровождение разрабатываемых металлических уплотнений, позволяющее определять их оптимальную геометрию. Авторами разработана математическая модель определения напряженно-деформированного состояния металлического уплотнения подвески насосно-компрессорной трубы с учетом его жесткостных характеристик. Для определения оптимальной геометрии металлического уплотнения использовалась теория качеств, в основе которой общее качество металлического уплотнения оценивалось по его прочности и герметичности. Для герметичности и прочности металлического уплотнения построены частные функции качества, которые объединяются в целевую функцию с помощью функционального среднего Колмагорова-Нагумо. Приведены результаты оптимизации штатных геометрических параметров металлического уплотнения опытного образца подвески насосно-компрессорной трубы по предложенному методу. Информация, содержащаяся в данной публикации, является полезной для специалистов в области инженерии и науки, занимающихся разработкой и исследованием методов обеспечения герметичности подводных соединений с применением металлических уплотнений.
1. Брызгалин Г.И., Волчков В.М., Годенко А.Е., Познышев С.Д., Тарабрин Ю.Г. Многоцелевая оптимизация проушин в шарнирных узлах. Ученые записки ЦАГИ. 1988;19(6):74–81.
2. Брызгалин Г.И. Теория качеств и системные приложения. Справочник. Инженерный журнал. 2009;(5):57–63.
3. Волчков В.М. Математическое моделирование и оптимизация химических прямоточных реакторов вытеснения. Вестник машиностроения. 2001;(4):20–24.
4. Попов Ю.В., Волчков В.М., Асанова Н.В., Латышова С.Е. Некоторые вопросы математического моделирования и оптимизации химико-технологических процессов. В сборнике: Математические методы в технике и технологиях – ММТТ-17: Сборник трудов XVII Международной научной конференции, 23–25 мая 2004 года, Кострома, Россия. Кострома: Костромской государственный технологический университет; 2004. C. 47–50.
5. Годенко А.Е., Мироненко Т.Н. Расчёт оптимального соотношения бюджетных и контрактных иностранных студентов на довузовском этапе обучения. Вестник Саратовского государственного технического университета. 2009;3(1):142–145.
6. Колмогоров А.Н. Избранные труды. Математика и механика. Москва: Наука; 1985. 470 с.
7. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. Москва: Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука»; 1976. 608 с.
8. Wang Y., Luo W., Liu S., Feng H., Li J., Wang J. A model for reliability assessment of sealing performance of the C-shaped metal sealing ring at the outlet of the subsea tubing hanger. Ocean Engineering. 2022;243. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2021.110311
9. Тимофеев Е.К., Жуков Б.А., Годенко А.Е., Липатов Е.Ю. Численно-аналитическое моделирование напряженно-деформированного состояния металлического кольцевого уплотнения подвески насосно-компрессорной трубы. Известия Волгоградского государственного технического университета. 2021;(6):36–45. https://doi.org/10.35211/1990-5297-2021-6-253-36-45
10. Тимофеев Е.К., Жуков Б.А., Годенко А.Е., Липатов Е.Ю. Методика расчета на прочность кольцевого металлического уплотнения подвески насосно-компрессорной трубы при воздействии температурных перепадов. Известия Волгоградского государственного технического университета. 2023;(2):44–55. https://doi.org/10.35211/1990-5297-2023-2-273-44-55
Тимофеев Евгений Константинович
Волгоградский государственный технический университет
Волгоград, Российская Федерация
Годенко Алексей Ефимович
Кандидат технических наук, доцент
Волгоградский государственный технический университет
Волгоград, Россия
Тарасова Ирина Александровна
Кандидат педагогических наук, доцент
Волгоградский государственный технический университет
Волгоград, Российская Федерация
