石油钻杆接头成形工艺研究

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1、摘要摘’要·钻杆是石油天然气行业进行油气资源勘探、开发的重要工具．钻杆接头用于石油钻井时连接上、下钻杆，使用时承受繁重的工作扭矩，是石油钻杆的薄弱环节，因此深入研究钻杆接头锻造成形工艺，提高钻杆接头质量是有理论与应用价值的。本课题首先对石油钻杆接头锻造成形工艺方案进行研究，提出采用水平分模对向热挤压成形接头的工艺．再用DEFORM．3D分析软件，对石油钻杆接头的模锻过程进行三维有限元模数值拟，并拟采用物理模拟方法，以石蜡为模拟材料，对钻杆接头模锻过程进行物理模拟．本文在分析钻杆接头形状特征基础上，提出了水平分模对向热挤压成形工艺方案，确定了坯料尺寸与预制坯形状尺寸，计算了钻杆接

2、头成形过程中相关的力能参数，并给出了钻杆接头模锻生产设备的技术要求。本文以Pro／ENG／NEER软件为平台，建立了钻杆接头锻件的三维实体模型，采用DFORM．3D分析软件对钻杆接头成形过程进行了有限元数值模拟，研究了钻杆接头锻件整体以及各个变形阶段的金属流动情况。通过对各个阶段的应力、应变和温度场的分析，获得了钻杆接头对向热挤压过程的成形规律和力能参数．本文分析探讨了金属塑性成形物理模拟技术的相似条件与近似相似条件。采用燕山大学材料加工工程学科研制的蜡基复合材料作为模拟材料，通过对其应力一应变曲线的分析研究，设计了钻杆接头对向热挤压成形的物理模拟实验方案。关键词石油钻杆接头；

3、模锻工艺；水平分模；热挤压；数值模拟；·物理模拟；石蜡模拟材料，燕山大学工学硕士学位论文AbstractDrillpipesareindispensablytoolsofthenaturalgasindustrywhentheysurveyandexplodertheoilresources．Drillpipejointsareusedforconnectingtheup—drillpipesandthedown—drillpipes．Sufferingwithheavyworktorque，theyaretheweakpartsoftheoildrillpipes．Sothe

4、rearetheoreticalandappliedvaluestostudytheforgingmoldingtechnologyofdrillpipesdeeplytoadvancethejointsqualities．Thefirst，thethesisstudiedtheforgingmoldingtechnologyblueprintofdrillpipejoints，andbroughtforwardthetechnologythatusinglevelforgesubtendextrusionforjointsfiguration．TheFEMsimulation

5、oftheforgingprocessoftheoildrillpipejointswasperformedbyDEFORM一3D．ThephysicalsimulationoftheforgingprocessWasperformedbyphysicalsimulatemethod，andusingolefinassimulatematerial．Onthebasisoftheanalysisoftheshapecharacteristicsofthedrillpipes，thetechnologyblueprintoflevelforgesubtendextrusionha

6、vebeenestablished；theroughcastdimensionandthebeforehandroughcastshapedimensionhavebeenconfirmed．Theenergeticsparametersinthedrillpipejointsformingprocesshavebeencalculated，andthetechnicalparametersofjointsdieforgingproductequipmenthavebeenbroughtforward．3-dentitiesweresetuponthebasisofthesof

7、twarePro／ENGINEER，FE／VlsimulationWasperformedbycommerciallyavailableFEMsoftwarepackageDEFORM一3D．Themetalflowingofthedrillpipejointscollectivityandeveryformingstageshavebeenstudied．Analysisofstress，trainandtemperatureofdifferentstagesindrillpipejoin