為提升帶壓起下鉆過(guò)程中旋轉(zhuǎn)控制頭聚氨酯密封膠膠芯密封性能,，基于虛功原理得到動(dòng)態(tài)密封過(guò)程的有限元控制方程,，并進(jìn)行橡膠單軸壓縮試驗(yàn)確立聚氨酯密封膠膠芯變形過(guò)程中的Y eoh本構(gòu)模型;運(yùn)用ABAQUS試驗(yàn)平臺(tái)建立聚氨酯密封膠膠芯三維有限元模型，通過(guò)模擬起下鉆過(guò)程中聚氨酯密封膠膠芯動(dòng)態(tài)密封過(guò)程,，得出密封面上受力分布規(guī)律;研究聚氨酯密封膠膠芯內(nèi)錐角,、外錐角,、內(nèi)徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)密封性能的影響。結(jié)果表明:聚氨酯密封膠膠芯主密封面的接觸壓力大于其他部位,，其中主密封面與內(nèi)錐面拐點(diǎn)處接觸壓力最大;內(nèi)錐角增大時(shí)內(nèi)錐面接觸壓力變大,，外錐角增大時(shí)密封面接觸壓力波動(dòng)，內(nèi)徑增大時(shí)主密封面接觸壓力降低,。通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,，得到的最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)組合為內(nèi)錐角240、外錐角640,、聚氨酯密封膠膠芯內(nèi)徑79mm,，優(yōu)化方案的接觸壓力峰值降低了0.51Mla,應(yīng)力幅值降低了57.50。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明,，優(yōu)化方案在滿足聚氨酯密封膠膠芯密封要求前提下,，疲勞壽命顯著增長(zhǎng)，驗(yàn)證有限元仿真分析的準(zhǔn)確性當(dāng)井底壓力低于地層孔隙壓力,，地層液體可以進(jìn)入井筒并循環(huán)至地面進(jìn)行有效處理的鉆井方法,，稱為欠平衡鉆井，因其可降低地層損害,、提升鉆井效率而被廣泛運(yùn)用于工程實(shí)際,。石油鉆采過(guò)程中，井噴事故會(huì)造成人員傷亡與較大的經(jīng)濟(jì)損失,，并擾亂正常的工作秩序f27,。旋轉(zhuǎn)防噴器(RBOP)是欠平衡帶壓起下鉆過(guò)程中重要的井控裝備，可有效預(yù)防井噴事故的發(fā)生,。RBOP聚氨酯密封膠膠芯用以密封鉆桿與井筒之間的環(huán)空,，它與鉆桿間的接觸壓力極大地影響著防噴器的密封性能。現(xiàn)如今,，欠平衡鉆采作業(yè)中對(duì)聚氨酯密封膠膠芯密封性能要求越來(lái)越高，而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)控制頭聚氨酯密封膠膠芯密封性與國(guó)外同類產(chǎn)品存在較大差距,。因此,，改善聚氨酯密封膠膠芯的密封性能可有效提高作業(yè)安全性，降低經(jīng)濟(jì)損失,，推進(jìn)帶壓設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程,。
    欠平衡鉆井過(guò)程中，由于需要反復(fù)進(jìn)行起鉆與下鉆操作,、反復(fù)過(guò)鉆桿本體與鉆桿接頭,，聚氨酯密封膠膠芯密封面受交變循環(huán)應(yīng)力而易產(chǎn)生疲勞失效，如圖1所示,。因此,，在滿足密封要求的前提下,，需要降低接觸面上的應(yīng)力幅值。目前常用2種方法描述橡膠材料的力學(xué)性能:第一種基于熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)方法,，認(rèn)為橡膠中嫡的減少致使橡膠彈性力恢復(fù);另一種是唯象學(xué)理論,，將橡膠視作連續(xù)介質(zhì)，用應(yīng)變能密度來(lái)描述橡膠的力學(xué)性質(zhì),。許多基于現(xiàn)象學(xué)理論建立了聚氨酯密封膠膠芯動(dòng)態(tài)密封CAE模型,，并對(duì)其密封性能進(jìn)行了研究。利用ANSYS軟件對(duì)旋轉(zhuǎn)控制頭聚氨酯密封膠膠芯進(jìn)行有元分析,，研究了井壓,、過(guò)盈量、摩擦等對(duì)聚氨酯密封膠膠芯與鉆桿間的接觸壓力的影響,，并運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)證明了仿真方法的有效性,。在COMSOL軟件上建立過(guò)油管防噴器分析模型，并通過(guò)改變油室控制壓力及聚氨酯密封膠膠芯長(zhǎng)徑比改進(jìn)了聚氨酯密封膠膠芯的密封性能,。通過(guò)ABAQUS軟件建立了聚氨酯密封膠膠芯有限元模型,，分析了欠平衡帶壓起下鉆過(guò)程中聚氨酯密封膠膠芯與鉆桿之間的接觸壓力分布規(guī)律?；贛ooney-Rivlin本構(gòu)模型,，對(duì)井口偏心工況下的接觸情況進(jìn)行了分析。探討了聚氨酯密封膠膠芯在不同密封環(huán)境下的失效機(jī)制,?；谙鹉z的超彈性本構(gòu)和有限元分析方法，探討炭的粒徑與含量對(duì)聚氨酯密封膠膠芯密封性能的影響;選用Ogle,。模型作為聚氨酯密封膠膠芯本構(gòu)模型,，研究了井筒壓力對(duì)帶壓作業(yè)防噴器閘板聚氨酯密封膠膠芯的疲勞壽命及密封失效的影響?；谳d荷迭代方法,，對(duì)煤層氣井氣控環(huán)形防噴器聚氨酯密封膠膠芯各變形階段的接觸壓力方程進(jìn)行推導(dǎo)，并通過(guò)有限元仿真進(jìn)行驗(yàn)證,?；趩屋S拉伸與壓縮試驗(yàn)確立橡膠材料本構(gòu)關(guān)系，并探討常用鉆桿與聚氨酯密封膠膠芯的最優(yōu)搭配組合,。27950.cn