綜合考慮，以正交試驗(yàn)第2次試驗(yàn)方案為最優(yōu)方案，該方案中各試驗(yàn)因子水平數(shù)為A1B2C2。如表4所示，將初始方案與優(yōu)化后試驗(yàn)方案的仿真分析結(jié)果進(jìn)行對比，2種方案均能滿足密封要求，且接觸壓力峰值低于材料許用應(yīng)力值;但優(yōu)化方案的接觸壓力峰值降低了0.51MPa,Mises應(yīng)力幅值降低了57.5%,受交變循環(huán)應(yīng)力而發(fā)生疲勞失效的周期將會有所增長4月交芯現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)構(gòu)優(yōu)化前聚氨酯密封膠在鉆采過程中的平均使用壽命為90h，密封性可滿足一般鉆采要求。將優(yōu)化后的聚氨酯密封膠運(yùn)用于四川盆地多個(gè)油田鉆采現(xiàn)場，現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果如表5所示。可知，優(yōu)化后聚氨酯密封膠的密封性能良好，能夠滿足欠平衡帶壓起下鉆過程中的鉆采要求，且壽命有所增長，從而證明了聚氨酯密封膠三維有限元仿真結(jié)果的正確性。
    (1)聚氨酯密封膠主密封面的接觸壓力大于其他部位，主密封面與內(nèi)錐面拐點(diǎn)處取最大值，該處易產(chǎn)生應(yīng)力集中效應(yīng)。欠平衡起下鉆過程中，起鉆時(shí)的接觸壓力更大，過鉆桿本體時(shí)的接觸壓力低于過鉆桿接頭。
    (2)分析單一結(jié)構(gòu)參數(shù)對接觸壓力的影響，結(jié)果表明:內(nèi)錐角增大時(shí)，輔助密封段接觸壓力增大;外錐角變化時(shí)，起下鉆過程中密封面接觸壓力峰值與Mises應(yīng)力最大值產(chǎn)生波動(dòng);內(nèi)徑增大時(shí)，主密封段接觸壓力減小?？紤]多因素藕合作用，基于正交試驗(yàn)優(yōu)化的結(jié)構(gòu)參數(shù)組合為內(nèi)錐角240、外錐角640、內(nèi)徑79mm，對應(yīng)的試驗(yàn)因子水平為A1B2C2。相比初始方案，優(yōu)化方案的接觸壓力峰值降低了0.51MPa,Mises應(yīng)力幅值降低了57.5%，受交變循環(huán)應(yīng)力而發(fā)生疲勞失效的周期將會有所增長。極差分析結(jié)果顯示:對主密封面Mises應(yīng)力幅值的影響程度排序依次為聚氨酯密封膠內(nèi)徑、外錐角、內(nèi)錐角。
    (3)對優(yōu)化后的聚氨酯密封膠在琪縣、東安等地區(qū)的油田進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)用，得出聚氨酯密封膠在優(yōu)化后密封性能可滿足鉆采要求，且聚氨酯密封膠密封面壽命較之優(yōu)化前有所增長，驗(yàn)證了聚氨酯密封膠三維有限元仿真分析的正確性。zope3.cn