Разработка и испытания прототипа программного обеспечения для создания цифровых двойников резьбовых соединений трубной продукции нефтегазового сортамента.

Цель работы - разработать и испытать прототип программного обеспечения для создания цифровых двойников резьбовых соединений трубной продукции нефтегазового сортамента. Достигнуты следующие функции прототипа программного обеспечения: 1. Сбор данных о геометрии детали и трехмерных облаков точек непосредственно с систем контактного контроля качества геометрии, включая обработку полученных данных. 2. Сбор данных о геометрии детали и трехмерных облаков точек непосредственно с систем бесконтактного контроля качества геометрии, включая обработку полученных данных. 3. Генерация оператором связной и сбалансированной трехмерной модели (геометрический цифровой двойник) детали на основе полученных и обработанных данных. 4. Моделирование резьбовых соединений труба-муфта и подбор оптимальных пар, на основе моделирования свинчивания данной пары и расчета износа. 5. Ведение базы данных трехмерных моделей резьбы и резьбовых соединений, а также оптимальных пар. Достигнуты следующие количественные параметры: 1. Погрешность при создании цифрового двойника в диапазоне от - 0,1 до + 0,1. 2. Процент ошибок при моделировании резьбовых соединений труба-муфта и подбора оптимальных пар - не более 0,1%. 3. Число обрабатываемых трехмерных точек до 10 000 000. 4. Скорость подготовки данных на 1 деталь для генерации CAD модели – не более 1 мин. 5. Скорость генерации CAD модели по подготовленным данным – не более 1 мин. 6. Скорость моделирования резьбового соединения и подбора оптимальных пар труба-муфта – не более 1 мин. 7. Критерием оптимальности подбора пары будет величина натяга. Целевая функция оптимизации стремится к номинальному значению натяга для выбранного типоразмера согласно ГОСТ 34057-2017 (критическим считается отклонение более чем на 50% от допуска). Для решения задач оптимизации будет использоваться open source решатель eigen. 8. Связь с измерительным инструментом по I++ протоколу с частотой обмена не менее 1 раз в секунду. Область применения продукта - рынок производства и дефектоскопии премиальных резьбовых соединений трубной продукции нефтегазового сортамента, а также комплементарный рынок трехмерного моделирования резьбовых соединений. Экономическая эффективность решения для рынка заключается в высоком потенциале для повышения рентабельности производства и повышения качества продукции. Трубная продукция экспортируется на мировой рынок, где подвергается значительному давлению со стороны конкурентов-производителей, следовательно, для успешного продвижения на мировом рынке и увеличения доли экспорта трубной продукции она нуждается в значительном конкурентном преимуществе. Наше решение способно обеспечить такое преимущество за счет увеличение эксплуатационного срока пары труба-муфта. Увеличение срока эксплуатации уменьшает количество обслуживаний бурильной установки, при этом такое обслуживание, включающее замену трубы, является длительным и дорогостоящим мероприятием, таким образом, при продлении срока эксплуатации трубы на 20%, потребление трубной продукции снижается на 17%, а также из 6 плановых замен труб необходимо будет выполнить только 5. Кроме этого, оптимально подобранные пары труба-муфта снижают риск аварий и выхода оборудования из строя. Оценить данный параметр в конкретном численном выражении можно будет только после внедрения и сбора статистических данных. В дальнейшем планируется разработать алгоритмы автоматического моделирования прочностных параметров резьбовых соединений по их трехмерным моделям. Также будут разработаны алгоритмы автоматического расчета невязок трехмерных моделей на разных этапах жизни изделий. База данных моделей будет дополнена информацией о характере износа и условиях эксплуатации для дальнейшего выявления причин раннего износа и аварий резьбовых соединений и разработки более эффективных технологий изготовления и эксплуатации. Кроме того, планируется разработать алгоритмы автоматического моделирования резьбы после эксплуатации с функциями определения необходимости ремонта и сравнения с состоянием до эксплуатации. Еще будут разработаны алгоритмы генерации рекомендаций по применению более эффективных технологий изготовления и эксплуатации резьбовых соединений на основе базы данных износа и условий эксплуатации. Будет реализован электронный паспорт резьбы с учетом всех контролируемых геометрических параметров на всем цикле жизни изделия. Программное обеспечение для создания цифровых двойников резьбовых соединений трубной продукции нефтегазового сортамента «OCTG basic tools». Работы выполнены успешно, своевременно и в полном объеме.