<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xml:lang="ru" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:noNamespaceSchemaLocation="https://metafora.rcsi.science/xsd_files/journal3.xsd">
  <front>
    <journal-meta>
      <journal-id journal-id-type="publisher-id">moitvivt</journal-id>
      <journal-title-group>
        <journal-title xml:lang="ru">Моделирование, оптимизация и информационные технологии</journal-title>
        <trans-title-group xml:lang="en">
          <trans-title>Modeling, Optimization and Information Technology</trans-title>
        </trans-title-group>
      </journal-title-group>
      <issn pub-type="epub">2310-6018</issn>
      <publisher>
        <publisher-name>Издательство</publisher-name>
      </publisher>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.26102/2310-6018/2024.44.1.022</article-id>
      <article-id pub-id-type="custom" custom-type="elpub">1525</article-id>
      <title-group>
        <article-title xml:lang="ru">Конечно-элементное моделирование металлического уплотнения подвески насосно-компрессорной трубы</article-title>
        <trans-title-group xml:lang="en">
          <trans-title>Finite element modeling of a metal tubing hanger seal</trans-title>
        </trans-title-group>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author" corresp="yes">
          <name-alternatives>
            <name name-style="eastern" xml:lang="ru">
              <surname>Тимофеев</surname>
              <given-names>Евгений Константинович</given-names>
            </name>
            <name name-style="western" xml:lang="en">
              <surname>Timofeev</surname>
              <given-names>Evgeniy Konstantinovich</given-names>
            </name>
          </name-alternatives>
          <email>Felix2006.89@mail.ru</email>
          <xref ref-type="aff">aff-1</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author" corresp="yes">
          <name-alternatives>
            <name name-style="eastern" xml:lang="ru">
              <surname>Годенко</surname>
              <given-names>Алексей Ефимович</given-names>
            </name>
            <name name-style="western" xml:lang="en">
              <surname>Godenko</surname>
              <given-names>Aleksey Efimovich</given-names>
            </name>
          </name-alternatives>
          <email>Inter@vstu.ru</email>
          <xref ref-type="aff">aff-2</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author" corresp="yes">
          <name-alternatives>
            <name name-style="eastern" xml:lang="ru">
              <surname>Липатов</surname>
              <given-names>Евгений Юрьевич</given-names>
            </name>
            <name name-style="western" xml:lang="en">
              <surname>Lipatov</surname>
              <given-names>Evgeniy Yurievich</given-names>
            </name>
          </name-alternatives>
          <email>elpat@vstu.ru</email>
          <xref ref-type="aff">aff-3</xref>
        </contrib>
      </contrib-group>
      <aff-alternatives id="aff-1">
        <aff xml:lang="ru">Волгоградский государственный технический университет</aff>
        <aff xml:lang="en">Volgograd State Technical University</aff>
      </aff-alternatives>
      <aff-alternatives id="aff-2">
        <aff xml:lang="ru">Волгоградский государственный технический университет</aff>
        <aff xml:lang="en">Volgograd State Technical University</aff>
      </aff-alternatives>
      <aff-alternatives id="aff-3">
        <aff xml:lang="ru">Волгоградский государственный технический университет</aff>
        <aff xml:lang="en">Volgograd State Technical University</aff>
      </aff-alternatives>
      <pub-date pub-type="epub">
        <day>01</day>
        <month>01</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <volume>1</volume>
      <issue>1</issue>
      <elocation-id>10.26102/2310-6018/2024.44.1.022</elocation-id>
      <permissions>
        <copyright-statement>Copyright © Авторы, 2026</copyright-statement>
        <copyright-year>2026</copyright-year>
        <license license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
          <license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License</license-p>
        </license>
      </permissions>
      <self-uri xlink:href="https://moitvivt.ru/ru/journal/article?id=1525"/>
      <abstract xml:lang="ru">
        <p>Процесс подводной добычи нефти и газа сопровождается высокими значениями скважинного давления, которое может достигать тысячи атмосфер, при этом срок службы данного оборудования, закладываемый техническим заданием, может достигать 20 и более лет. Чтобы гарантировать безопасность процесса подводной добычи на всем периоде эксплуатации оборудования, в рамках проектирования важно уделять особое внимание характеристикам герметичности и прочности металлических уплотнений. В связи с этим данная статья направлена на выявление степени влияния такого геометрического параметра, как глубина выточки на характеристики герметичности и прочности металлических уплотнений. В работе проведено моделирование методом конечных элементов с использованием расчетного комплекса Ansys, напряженно-деформированного состояния металлического уплотнения подвески насосно-компрессорной трубы штатного конструктивного исполнения при монтаже и при воздействии скважинного и испытательного давлений. Конечно-элементное моделирование осуществлялось с использованием упруго-пластических моделей деформаций материала. Для анализа работоспособности конструкции металлического уплотнения приведены критерии оценки прочности и герметичности. В ходе моделирования были определены параметры, характеризующие герметичность и прочность конструкции. С целью исследования степени влияния глубины выточки металлического уплотнения на характеристики герметичности и прочности было выполнено моделирование с увеличением данного параметра до 80 %. Представлены результаты расчетов параметров герметичности и прочности с различной глубиной выточки. Материалы статьи представляют практическую ценность для инженеров-конструкторов и ученых, занимающихся проблемами обеспечения герметичного подводного соединения с использованием металлических уплотнений.</p>
      </abstract>
      <trans-abstract xml:lang="en">
        <p>The process of underwater oil and gas production is accompanied by high values of well pressure, which can reach thousands of atmospheres, while the service life of this equipment, laid down in the technical specifications, can reach 20 years or more. To ensure the safety of the subsea production process throughout the life of the equipment, it is important to pay special attention to the tightness and strength characteristics of metal seals as part of the design. In this regard, this article is aimed at identifying the degree of influence of such a geometric parameter as the depth of the recess on the characteristics of the tightness and strength of metal seals. The finite element method was modelled, using the Ansys calculation complex, of the stress-strain state of the metal seal of a tubing hanger of a standard design during installation and under the influence of well and test pressure. Finite element modeling was carried out using elastoplastic models of material deformations. To analyze the performance of a metal seal design, criteria for assessing strength and tightness are given. During the modeling, parameters characterizing the tightness and strength of the structure were determined. In order to study the degree of influence of the recess depth of the metal seal on the characteristics of tightness and strength, modeling was performed with an increase in this parameter to 80 %. The results of calculations of tightness and strength parameters with different recess depths are presented. The materials of the article are of practical value for design engineers and scientists dealing with the problems of ensuring a hermetic underwater connection using metal seals.</p>
      </trans-abstract>
      <kwd-group xml:lang="ru">
        <kwd>система подводной добычи</kwd>
        <kwd>металлическое уплотнение</kwd>
        <kwd>напряженно-деформированное состояние</kwd>
        <kwd>подвеска насосно-компрессорной трубы</kwd>
        <kwd>подводная фонтанная арматура</kwd>
        <kwd>контактное давление</kwd>
      </kwd-group>
      <kwd-group xml:lang="en">
        <kwd>subsea production system</kwd>
        <kwd>metal seal</kwd>
        <kwd>stress-strain state</kwd>
        <kwd>tubing hanger</kwd>
        <kwd>subsea Christmas tree</kwd>
        <kwd>contact pressure</kwd>
      </kwd-group>
      <funding-group>
        <funding-statement xml:lang="ru">Исследование выполнено без спонсорской поддержки.</funding-statement>
        <funding-statement xml:lang="en">The study was performed without external funding.</funding-statement>
      </funding-group>
    </article-meta>
  </front>
  <back>
    <ref-list>
      <title>References</title>
      <ref id="cit1">
        <label>1</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Bai Y., Bai Q. Subsea Engineering Handbook. GPP: Elsevier; 2010.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="cit2">
        <label>2</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Y. Li, Zhao H., Wang D., Xu Y. Metal sealing mechanism and experimental study of the subsea wellhead connector. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2020;42(26):16–17.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="cit3">
        <label>3</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Wang L.Q., Wei Z.L., Yao S.M. Performance and optimization of a subsea pipeline mechanical connector. Chin J Mech Eng. 2015;31(01):142–155.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="cit4">
        <label>4</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Zhao H.L., Chen R., Luo X.L. Metal sealing performance of subsea X-tree wellhead connector sealer. Chin J Mech Eng. 2015;28(3):649–656.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="cit5">
        <label>5</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Wanga Y., Luo W., Liu S., Feng H., Lia J., Wanga J. A model for reliability assessment of sealing performance of the C-shaped metal sealing ring at the outlet of the subsea tubing hanger. China Ocean Engineering, 2022;(243):659–670.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="cit6">
        <label>6</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Zongliang W., Liquan W., Yu G., Shaoming Y., Shaokai L. Static metal sealing mechanism of a subsea pipeline mechanical connector. Advances in Mechanical Engineering. 2016;8(7). DOI: 10.1177/1687814016654821.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="cit7">
        <label>7</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Fernando U.S. Analysis of end fitting barrier seal performance in high pressure unbonded flexible pipes. Proceedings of the ASME 2014 33rd International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering OMAE2014. 8–13 June, 2014, San Francisco, California, USA.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="cit8">
        <label>8</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Drinkwater B.W., Dwyer-Joyce R.S., Cawley P. A study of the interaction between ultrasound and partially contacting solid-solid interface. Proc. of the Royal Society Series A. 1996;452:2613–2628</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="cit9">
        <label>9</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Lewis R., Marshall M.B., Dwyer-Joyce R.S. Measurement of interface pressure in interference fits. Journal of Mechanical Engineering Science, Proc. of the IMECHE. 2005;219(2):127–139.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="cit10">
        <label>10</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Tang L, He W, Zhu X, Zhou Y. Sealing Performance Analysis of an End Fitting for Marine Unbonded Flexible Pipes Based on Hydraulic-Thermal Finite Element Modeling. Energies. 2019;12(11):2198.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="cit11">
        <label>11</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">2015 ASME Boiler and pressure vessel code. Section VIII, Division 2, Annex 3-D.</mixed-citation>
      </ref>
    </ref-list>
    <fn-group>
      <fn fn-type="conflict">
        <p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p>
      </fn>
    </fn-group>
  </back>
</article>