Hệ thống Web được phát triển trên nền Joomla 3.xx bởi Đinh Quyết Đào tạo ANSYS, Đào tạo Cơ khí, Đào tạo SolidWorks Đinh Văn Quyết Học SolidWorks Monmin đồ chơi an toàn đồ chơi giáo dục Đồ chơi tự kỷ Giáo dục sớm Montessori MONMIN Mấu leo núi Xà đu đa năng Đồ chơi tự kỷ< a href="https://www.monmin.net/">Giáo dục sớm Montessori

Thiết kế các đầu giếng khoan có mô đun

  Theo Wen Chun Lee, Kỹ sư thiết kế sản phẩm, công ty trách nhiệm hữu hạn WEFIC Pcean Technologies Singapore, Singapore.

    Việc sử dụng hệ thống đầu giếng khoan có mô đun của công ty WEFIC Ocean Technologies, Singapore, đã làm giảm thời gian lặp đặt cho các thiết bị khoan trong ngành công nghiệp dầu khí.

    Việc sử dụng một hệ thống đa tầng chứa các chương trình chống ống và áp suất làm việc khác nhau, hệ thống sẽ vận hành dễ dàng, an toàn và hiệu quả.

    Các kỹ sư của WEFIC đã sử dụng ANSYS Mechanical để đánh giá các phương pháp thiết kế khác nhau cho một thành phần hệ thống quan trọng, sau đó xác nhận các kết quả phân tích phân tử hữu hạn nhờ thử nghiệm vật lý.

    Cách tiếp cận này giúp giảm đáng kể lượng nguyên mẫu thử nghiệm cần thiết và giảm thời gian phát triển khoảng 60% trong khi vẫn đảm bảo độ tin cậy.

WEFIC cung cấp đầy đủ các dòng thiết bị đầu giếng và công nghệ “cây thông Noel.”

    Thiết bị đầu giếng đặt ở bề mặt của giếng dầu hoặc khí và là điểm treo cũng như đệm kín áp suất cho chuỗi ống khoan, cáp nâng ống khoan và ống khai thác mà sẽ hạ xuống lỗ dầu ở các giai đoạn khác nhau của vòng đời giếng dầu.

    Hai loại thiết bị được gắn vào đỉnh của đầu giếng để kiểm soát áp suất bề mặt là: van chống phun dầu trong quá trình khoan và một "cây nô en" bao gồm (các van, ống nối và cuộn ống mềm để kiểm soát dòng chảy khi ra khỏi giếng) sau khi quá trình khoan kết thúc.

    Lỗ khoan bên trong của đầu giếng có các vai ống mà các móc treo ống dẫn và ống chống được sử dụng để treo ống khai thác và các cột ống chống.

    Trong khi các vai ống ngăn cản chuyển động xuống của ống và móc treo ống, cần phải có một cơ chế để chống lại áp suất từ lỗ khoan xuống cái mà tạo ra lực khác đẩy móc treo ống dẫn và ống chống lên, có thể phá hỏng miệng giếng và tạo ra khe hở khiến cho áp suất giảm.

    Cách tiếp cận phổ biến nhất để giải quyết vấn đề này liên quan đến việc sửa chữa móc bằng các vít neo chống nhổ . Phương pháp này yêu cầu thời gian lắp đặt đáng kể bởi vì cần phải lắp đặt và dùng momen xoắn với lượng lớn các vít.

    Công ty trách nhiệm hữu hạn WEFIC Ocean Technologies, Singapore cung cấp thiết bị dầu mỏ công nghệ cao và các dịch vụ kĩ thuật cho ngành kĩ thuật dầu mỏ.

    Đầu giếng mô đun của công ty (MW-I) được sử dụng cho cả trên bờ và ngoài khơi, giúp giảm thời gian lắp đặt với một vòng khóa có thể giãn nở nhanh chóng cho đến khi nó vừa khít với một cái rãnh ở trong đầu giếng.

    Việc lắp đặt được tiến hành bằng việc sử dụng một công cụ được vận hành qua đầu giếng, ống đứng, thiết bị chống phun dầu. Điều này giúp giảm đáng kể thời gian lắp đặt, giảm chi phí khoan dầu.

    Phương pháp xây dựng và thử nghiêm trước đó của công ty được sử dụng để thiết kế vòng khóa cho một đầu giếng mô hình mới sẽ cần phải xây dựng và thử nghiệm từ hai đến ba nguyên mẫu với thời gian cần thiết cho mỗi nguyên mẫu là khoảng hai tháng.Các kĩ sư ước tính rằng sẽ mất khoảng sáu tháng để thiết kế vòng khóa theo cách này.

    Để thiết kế vòng khóa cho đầu giếng mới, công ty sử dụng ANSYS Mechanical để có được thiết kế gần với sản phẩm cuối cùng trong chỉ 10 tuần với những điều chỉnh cuối cùng cần thiết trong giai đoạn thử nghiệm. Điều này giúp sản phẩm có thể được tung ra thị trường nhanh hơn.

Đầu giếng mô đun

Phản lực phù hợp với áp suất danh định của đầu giếng được tạo ra do ứng dụng dịch chuyển biên để di chuyển vòng lên phía trên.

Kết quả ứng suất của vòng khóa

Ứng suất vòng khóa dưới tải trọng tối đa

Các thông số kĩ thuật trong thiết kế vòng khóa

    Vòng khóa phải hỗ trợ các lực hướng lên nhờ áp suất từ 20 MPa đến 105 MPa, phụ thuộc vào mô hình của đầu giếng. Các vòng được sử dụng cho các đầu giếng 20 MPa và 35 MPa thì chỉ có một vai ống ở đầu giếng, trong khi các vòng khóa cho mô hình 70 MPa và 105 MPa thì có nhiều vai ống.

    Các vòng khóa được sử dụng trong tất cả các mô hình này phải chịu được các lực đẩy lên có độ lớn bằng với áp suất danh định của đầu giếng trong khi vẫn tuân thủ đúng giới hạn chảy dẻo vật liệu trong một khoảng an toàn xác định.

    Vòng khóa được phân bố đều và một công cụ xoay được sử dụng để khuếch mở rộng khóa vào một rãnh ở trong thành của lỗ khoan. Công cụ này được vận hành bằng tay, vì vậy lực cần để khuếch đại vòng khóa được giới hạn ở khoảng 270 J trở xuống.

    Trong quá khứ, các kĩ sư của WEFIC đã xây dựng và thử nghiêm một nguyên mẫu vật lý của mỗi một lần lặp lại thiết kế, nó mất khoảng hai tháng cho mỗi lần lặp lại.

    Giá dầu giảm trong vài năm qua khiến các công ty phải tìm cách để nâng cao hiệu quả của quá trình thiết kế. WEFIC đã làm việc với các chuyên gia ANSYS để tạo ra các bản nguyên mẫu thực tế với phần mềm mô phỏng của ANSYS để giảm số lượng các nguyên mẫu vật lý cần để xây dựng và thử nghiệm.

    Công ty đã sử dụng phần mềm phân tích phần tử hữu hạn của ANSYS để hướng dẫn thiết kế vòng khóa cho đầu giếng 35 MPa và 70 MPa.

    Các kỹ sư đã xác định nguyên liệu làm vòng là hợp kim thép với giới hạn chảy deo trên 690 MPa. Họ cần tính toán đến cả lực cần thiết để làm vòng nở ra và áp lực vòng phải chịu khi một lực bằng với áp suất danh định của đầu giếng tác động vào vòng.

    Họ đã đạt được các mục tiêu này bằng cách để cho vòng nở ra ở ngay khi bắt đầu mô phỏng. Khi vòng nở ra hoàn toàn, chuyển vị hướng tâm kết thúc và lực tối đa cần để làm nở vòng được ghi lại.

    Tiếp theo, một điều kiện biên dịch chuyển khác được sử dụng để vòng di chuyển lên trên. Khi phản lực đạt mức áp suất dạnh định của đầu giếng, quá trình mô phỏng dừng lại và đánh giá ứng suất và độ biến dạng của vòng.

Lực giãn nở vòng đến mức tối đa được tạo ra do áp dụng điều kiện biên dịch chuyển để giãn nở vòng.

    Lần lặp thiết kế đầu tiên đã có được lực giãn nở chấp nhận được nhưng các giá trị ứng suất lại vượt trên mục tiêu thiết kế. Các kĩ sư đã tạo ra các vòng lặp thiết kế bổ sung bằng việc thay đổi các giá trị về độ dày của vòng và góc của mặt cắt ngang của đường kính bên ngoài của vòng , chỗ tiếp xúc với đầu giếng.

    Qua 10 lần lặp lại, họ giảm các giá trị ứng xuất xuống dưới các quy phạm kĩ thuật thiết kế đồng thời giảm lực giãn nở và trọng lượng của vòng khóa.

    Sau đó các kĩ sư xây dựng và thử nghiệm một nguyên mẫu. Các kết quả thử nghiệm gần như trùng khớp với các kết quả mô phỏng.

    Nhờ việc sử dụng mô phỏng mà chỉ mất hai tuần để thiết kế vòng khóa và hai tháng để xây dựng và thử nghiệm nguyên mẫu.

    Sử dụng công nghệ ANSYS có thể hoàn thành thiết kế trong vòng 10 tuần, tương đương chỉ 40% tổng thời gian cần thiết trước đây.

    Phụ thuộc vào điều kiện khoan, thiết kế giếng khoan và chương trình chống ống, đầu giếng mô đun WEFIC có thể tiết kiệm một lượng lớn giá tiền khoan nhờ giảm thời gian lắp đặt.

    Đây chỉ là một ví dụ cho thấy các công cụ của ANSYS giúp các kĩ sư của WEFIC như thế nào để họ có được một quá trình phát triển sản phẩm và các giải pháp giá cả hợp lý và phân phối hiệu quả cho khách hàng của công ty.

 

Các đầu giếng đã được lắp đặt


Nguồn : ansys.com

Lược dịch : - Trần Thị Thanh Bình - Thực tập sinh tại Advantech, Jsc.

Làm ơn ghi rõ "Nguồn Advantech, Jsc. " hoặc "Theo www.advantech.vn " nếu bạn muốn phổ biến thông tin này

Các Giải Pháp
  • Prev
Giải pháp mô phỏng vỏ chắn điện từ
Giải pháp mô phỏng bài toán va chạm ô tô
Giải pháp mô phỏng phổ đáp ứng
Giải pháp tính toán độ ồn sinh ra trong các thiết bị
Giải pháp mô phỏng khí động đàn hồi cầu treo dây võng
Mô phỏng đáp ứng điều hòa của kết cấu (Harmonic Response)

TUYỂN DỤNG

LIÊN HỆ

VĂN PHÒNG GIAO DỊCH:
C2 lô 20, KĐTM Định Công, Quận Hoàng Mai, Hà Nội
Tel: (84-24)39 727 464 Fax: (84-24)39 727 464
Email: info@advantech.vn

HỖ TRỢ KỸ THUẬT:
Email: support@advantech.vn

Họ tên
E-Mail

FOLLOW US