为提升带压起下钻过程中旋转控制头聚氨酯密封胶胶芯密封性能，基于虚功原理得到动态密封过程的有限元控制方程，并进行橡胶单轴压缩试验确立聚氨酯密封胶胶芯变形过程中的Y eoh本构模型;运用ABAQUS试验平台建立聚氨酯密封胶胶芯三维有限元模型，通过模拟起下钻过程中聚氨酯密封胶胶芯动态密封过程，得出密封面上受力分布规律;研究聚氨酯密封胶胶芯内锥角、外锥角、内径等结构参数对密封性能的影响。结果表明:聚氨酯密封胶胶芯主密封面的接触压力大于其他部位，其中主密封面与内锥面拐点处接触压力最大;内锥角增大时内锥面接触压力变大，外锥角增大时密封面接触压力波动，内径增大时主密封面接触压力降低。通过正交试验对结构参数进行优化，得到的最优结构参数组合为内锥角240、外锥角640、聚氨酯密封胶胶芯内径79mm，优化方案的接触压力峰值降低了0.51Mla,应力幅值降低了57.50。现场应用结果表明，优化方案在满足聚氨酯密封胶胶芯密封要求前提下，疲劳寿命显著增长，验证有限元仿真分析的准确性当井底压力低于地层孔隙压力，地层液体可以进入井筒并循环至地面进行有效处理的钻井方法，称为欠平衡钻井，因其可降低地层损害、提升钻井效率而被广泛运用于工程实际。石油钻采过程中，井喷事故会造成人员伤亡与较大的经济损失，并扰乱正常的工作秩序f27。旋转防喷器(RBOP)是欠平衡带压起下钻过程中重要的井控装备，可有效预防井喷事故的发生。RBOP聚氨酯密封胶胶芯用以密封钻杆与井筒之间的环空，它与钻杆间的接触压力极大地影响着防喷器的密封性能。现如今，欠平衡钻采作业中对聚氨酯密封胶胶芯密封性能要求越来越高，而国内生产的旋转控制头聚氨酯密封胶胶芯密封性与国外同类产品存在较大差距。因此，改善聚氨酯密封胶胶芯的密封性能可有效提高作业安全性，降低经济损失，推进带压设备的国产化进程。
欠平衡钻井过程中，由于需要反复进行起钻与下钻操作、反复过钻杆本体与钻杆接头，聚氨酯密封胶胶芯密封面受交变循环应力而易产生疲劳失效，如图1所示。因此，在满足密封要求的前提下，需要降低接触面上的应力幅值。目前常用2种方法描述橡胶材料的力学性能:第一种基于热力学统计方法，认为橡胶中嫡的减少致使橡胶弹性力恢复;另一种是唯象学理论，将橡胶视作连续介质，用应变能密度来描述橡胶的力学性质。许多基于现象学理论建立了聚氨酯密封胶胶芯动态密封CAE模型，并对其密封性能进行了研究。利用ANSYS软件对旋转控制头聚氨酯密封胶胶芯进行有元分析，研究了井压、过盈量、摩擦等对聚氨酯密封胶胶芯与钻杆间的接触压力的影响，并运用现场实验证明了仿真方法的有效性。在COMSOL软件上建立过油管防喷器分析模型，并通过改变油室控制压力及聚氨酯密封胶胶芯长径比改进了聚氨酯密封胶胶芯的密封性能。通过ABAQUS软件建立了聚氨酯密封胶胶芯有限元模型，分析了欠平衡带压起下钻过程中聚氨酯密封胶胶芯与钻杆之间的接触压力分布规律。基于Mooney-Rivlin本构模型，对井口偏心工况下的接触情况进行了分析。探讨了聚氨酯密封胶胶芯在不同密封环境下的失效机制。基于橡胶的超弹性本构和有限元分析方法，探讨炭的粒径与含量对聚氨酯密封胶胶芯密封性能的影响;选用Ogle。模型作为聚氨酯密封胶胶芯本构模型，研究了井筒压力对带压作业防喷器闸板聚氨酯密封胶胶芯的疲劳寿命及密封失效的影响。基于载荷迭代方法，对煤层气井气控环形防喷器聚氨酯密封胶胶芯各变形阶段的接触压力方程进行推导，并通过有限元仿真进行验证。基于单轴拉伸与压缩试验确立橡胶材料本构关系，并探讨常用钻杆与聚氨酯密封胶胶芯的最优搭配组合。www.sdyuantai.net
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