СПбПУ с использованием технологии цифровых двойников обсчитали прочностные характеристики ЛСП-А месторождения Каменномысское море

Специалисты ПИШ СПбПУ подтвердили принятые проектные решения по ЛСП-А, которой предстоит работать в экстремальных условиях Обской губы. ПИШ СПбПУ Москва, 15 ноя - ИА Neftegaz.RU. Передовая инженерная школа Цифровой инжиниринг Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (ПИШ СПбПУ) выполнила многовариантные расчеты прочности для ледостойкой стационарной платформы ЛСП-А месторождения Каменномысское-море.
Об этом пресс-служба ПИШ СПбПУ сообщила 14 ноября 2024 г.

Цифровой двойник для ЛСП-А

Работы выполнялись на разработанной СПбПУ цифровой платформе CML-Bench.
Реализованная в рамках этой платформы технология цифровых двойников позволяет проводить цифровые испытания объектов, которые будут эксплуатироваться в экстремальных условиях, в т.ч. в Арктике.
В ходе работ:

• специалисты ПИШ СПбПУ при помощи технологий системного цифрового инжиниринга выполнили многовариантные расчеты прочности конструкций и отдельных узлов ЛСП-А:
• опорного основания ледостойкой платформы,
• свайного крепления, которое удерживает платформу на месте,
• борта в районе ледового пояса,
• верхних строений,
• вертолетной площадки при аварийной посадке вертолета,
• др. элементов надводной, так и подводной части платформы,
• проверили усталостную прочность элементов конструкций.

Цифровой двойник ЛСП-А разработали сотрудники Инжинирингового центра (CompMechLab) ПИШ СПбПУ, на базе созданной модели была проведена серия цифровых испытаний для оценки прочности конструкции платформы.
Для проведения расчетов использовалось высокопроизводительные вычислительные системы, в частности, суперкомпьютерный центр Политехнический.

Заказчиком проведения расчетов прочности ЛСП-А выступил Морнефтегазпроект, дочка Газпром нефти, осуществляющая сопровождение проектной документации по платформе.
Генпроектировщиком обустройства месторождения Каменномысское-море является Газпром морские проекты.
Проектная документация на платформу была разработана ЦКБ Коралл, а Морнефтегазпроект выполнял научно-техническое сопровождение документации, подготовленной ЦКБ Коралл.
Целью научно-технического сопровождения является обеспечение надежности принимаемых в ходе проектирования решений.

Тезисы главного инженера проекта Морнефтегазпроекта А. Воробьева:

• сотрудники Инжинирингового центра ПИШ СПбПУ успешно провели альтернативные прочностные расчеты конструкций платформы и сопоставили свои результаты с результатами расчетов ЦКБ Коралл,
• таким образом была проведена кросс-платформенная верификация расчетов ЦКБ Коралл:
• подтверждена адекватность расчетных моделей и точность проведенных расчетов,
• проведен сравнительный анализ расчетных схем и полученных результатов расчетов;
• т.е. специалисты ПИШ СПбПУ подтвердили принятые проектные решения для рассмотренного диапазона условий нагружения.

Тезисы начальника отдела ПИШ СПбПУ Цифровой инжиниринг А. Михайлова:

• нам удалось в кратчайшие сроки разработать компьютерные модели и выполнить расчеты большого числа вариантов для оценки прочности сооружений при всех возможных эксплуатационных воздействиях: от различных режимов работы, до погодных условий, ветровой и снеговой нагрузки, воздействий льда и др,
• для расчетов прочности при различных экстремальных явлениях мы использовали данные о катаклизмах и опасных природных явлениях, происходивших в месте размещения платформы, в Карском море, за последние 100 лет,
• всего мы провели анализ более 1000 комбинаций расчетных нагрузок.

Каменномысское-море

Газовое месторождение Каменномысское-море расположено в Обской губе Карского моря, между мысом Парусный (восточный берег) и мысом Каменный (западный берег).
Запасы месторождения (C₁+C₂) составляют около 555 млрд м³ газа, что позволяет отнести месторождение к категории уникальных.
Проект обустройства месторождения Каменномысское-море включает:

• ЛСП-А, с которой планируется пробурить 33 основные наклонно-направленные эксплуатационные скважины, ее характеристики:
• длина - более 135 м, ширина - 69 м,
• высота от основания до вертолетной площадки - 41 м,
• общий вес - более 40 тыс. т
• основные объекты - основной и вспомогательный буровые модули, эксплуатационный и энергетический комплексы, жилой модуль на 120 мест;
• 3 ледостойких блок-кондуктора (B, С и D), с который будут пробурены еще 22 скважины для подержания добычи,
• подводные трубопроводы для транспортировки добытого газа на мыс Парусовый,
• установку комплексной подготовки газа (УКПГ) на мысе Парусовый мощностью 30 млрд м³/год газа,
• дожимную компрессорную станцию (ДКС) для сдачи газа в Единую систему газоснабжения России.

Начало добычи газа Газпром ранее анонсировал на 2025 г., проектная мощность по добыче газа сеноманских залежей - 15 млрд м³/год.

Акватория месторождения отличается экстремальными условиями: низкие температуры (до -60С), сильные штормы, небольшие глубины (5-12 м), толстые и плотные пресные льды.
Такие условия потребовали применения передовых технических решений при строительстве ЛСП-А, в частности:

• для защиты от льдов опорное основание платформы имеет клиновидную форму,
• практически все оборудование размещается внутри корпуса ЛСП и не подвергнется негативному воздействию холода и ветра,
• фиксацию объекта на илистом дне Обской губы обеспечит гравитационно-свайное крепление - платформа будет установлена на грунт, ее подводная часть заполнится морской водой, а для надежности ее закрепят с помощью 56 свай диаметром более 2 м, погруженных в грунт на 47 м.

Строительство ЛСП-А ведется методом распределенной верфи.
В работах участвуют Южный центр судостроения и судоремонта (ЮЦСС, г. Астрахань), Севмаш и ЦС Звездочка (г. Северодвинск Архангельской области), а также предприятия г. Екатеринбург, Рыбинск (Ярославская область), Светлый (Калининградская область).
После формирования опорного основания на него будут смонтированы блоки верхнего строения, затем собранную платформу планируется доставить на месторождение в летнюю навигацию 2024 г.
На месте на платформе будут установлены факельные стрелы и вертолетная площадка.

CML-Bench

CML-Bench - платформа цифровых двойников высокотехнологичных промышленных изделий или продуктов, а также технологических процессов их изготовления.
Разработка платформы ведется с 2006 г., на ее базе реализовано более 60 проектов для высокотехнологичных отраслей промышленности, в т.ч. двигателестроения, энергетического, нефтегазового, тяжелого и специального машиностроения, приборостроения, судостроения и др.
На базе Цифровой платформы CML-Bench разрабатываются основные компоненты цифровых двойников изделий, в т.ч.:

• архитектура цифрового двойника на основе подходов системного инжиниринга и модельно-ориентированного системного инжиниринга с учетом реальных материалов, внешних воздействий, физико-механических и технологических процессов, эксплуатационных режимов и стадий жизненного цикла,
• многоуровневая матрица требований, целевых показателей и ресурсных ограничений (временных, финансовых, технологических, производственных, экологических, нормативных и др.),
• математические и компьютерные модели с высоким уровнем адекватности,
• верификация и валидация ПО и моделей,
• виртуальные испытания, специализированные виртуальные стенды и виртуальные полигоны,
• автоматизация инженерных, организационных и презентационных процессов и др.

Платформа внесена в Единый реестр российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных.