以國產(chǎn)11. 67 mm鉆桿的下部自封式聚氨酯密封膠膠芯為研究對象，其中聚氨酯密封膠膠芯由聚氨酯密封膠膠芯本體與鐵芯組成，鉆桿由鉆桿接頭與鉆桿本體組成。根據(jù)鉆桿與聚氨酯密封膠膠芯結(jié)構(gòu)，建立聚氨酯密封膠膠芯動態(tài)密封三維有限元模型，如圖4所示。其中鉆桿均設(shè)為解析剛體，聚氨酯密封膠膠芯與鐵芯均設(shè)為可變形體，聚氨酯密封膠膠芯本體與鐵芯之間的接觸類型為綁定，鉆桿與聚氨酯密封膠膠芯本體之間的摩擦因數(shù)設(shè)為0. 3，并將7MP。的井口壓力均布于聚氨酯密封膠膠芯外表面，鐵芯上表面為全約束。以六面體C3D8R劃分三維模型網(wǎng)格，網(wǎng)格數(shù)為52 204。設(shè)定初始方案中內(nèi)錐角為280，外錐角為600，聚氨酯密封膠膠芯內(nèi)徑為72 mm，以0. 75 m/s的速度帶壓起下鉆。密封面受力情況為分析聚氨酯密封膠膠芯在密封過程中的受力情況，在密封面上自上而下取19個點，如圖5所示，并按1一19對其進行編號，對接觸壓力創(chuàng)建場變量輸出。該19個點在起鉆過程中平穩(wěn)過接頭時刻的接觸壓力如圖6所示，從點1至點11接觸壓力整體呈上升趨勢，點11至點19接觸壓力整體呈下降趨勢，點11為主密封面與內(nèi)錐面間的拐點。由此可知，在聚氨酯密封膠膠芯內(nèi)錐面與主密封面相交處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象圖7與圖8分別顯示了利用三維有限元分析時平穩(wěn)過接頭時刻的接觸壓力與Mises應(yīng)力云圖，主密封面較之其他部位的接觸壓力與Mises應(yīng)力更大在聚氨酯密封膠膠芯主密封段自上而下取3個點，觀測起下鉆過程中接觸壓力變化情況，變化規(guī)律如圖9所示。初始時刻(t=0)，鉆桿與聚氨酯密封膠膠芯尚未接觸;Ot，為下鉆過程中鉆桿本體逐漸插入聚氨酯密封膠膠芯時段，一t2為下鉆過程中鉆桿本體第一次平穩(wěn)過聚氨酯密封膠膠芯時段，t2一t3為下鉆過程中鉆桿接頭逐漸插入聚氨酯密封膠膠芯時段，t3一t4為下鉆過程中鉆桿接頭平穩(wěn)過聚氨酯密封膠膠芯時段，t、一t5為下鉆過程中鉆桿接頭逐漸捅出聚氨酯密封膠膠芯時段，為下鉆過程中鉆桿本體第二次平穩(wěn)過聚氨酯密封膠膠芯時段;7為起鉆過程中鉆桿本體第一次平穩(wěn)過聚氨酯密封膠膠芯時段，為起鉆過程中鉆桿接頭逐漸插入聚氨酯密封膠膠芯時段，起鉆過程中鉆桿接頭平穩(wěn)過聚氨酯密封膠膠芯時段，為起鉆過程中鉆桿接頭逐漸捅出聚氨酯密封膠膠芯時段，為起鉆過程中鉆桿本體第二次平穩(wěn)過聚氨酯密封膠膠芯時段。起下鉆過程中，鉆桿本體平穩(wěn)過聚氨酯密封膠膠芯時的接觸壓力低于鉆桿接頭平穩(wěn)過聚氨酯密封膠膠芯時的接觸壓力，鉆桿本體第一次與第二次平穩(wěn)過聚氨酯密封膠膠芯時的接觸壓力相等;鉆桿本體和鉆桿接頭在下鉆過程中平穩(wěn)過聚氨酯密封膠膠芯時的接觸壓力比起鉆過程中平穩(wěn)過聚氨酯密封膠膠芯時略低;鉆桿本體和鉆桿接頭過聚氨酯密封膠膠芯時的過渡段，接觸壓力變化幅度較大。zope3.cn