陈雪敏(上海交通大学)

　　摘 要　　随着油气勘探及开采不断向纵深发展，地质条件日益复杂，油井管面临的腐蚀环境越来越严酷，对其性能的要求也越来越高。BG95-13Cr 作为一种高钢级高Cr合金钢材料，具有较优的综合性能，常作为油井管偏梯形螺纹管材，可在高温、高压、耐腐蚀等恶劣条件下工作。偏梯形油井管螺纹车削是一种重载切削方式，它对机床、刀具及夹具等整个工艺系统的要求较高，尤其是对刀具性能要求更为苛刻。本文基于偏梯形油井管螺纹的加工特点，结合加工现场的实际情况，通过切削试验和有限元仿真方法对 BG95-13Cr 偏梯形螺纹的切削加工性能进行研究，最终为企业生产提供指导性建议。据此本文将开展以下三方面研究工作：
　　(1) 根据螺纹的车削加工原理和特点，研究偏梯形螺纹的加工机理，为后续切削性能试验安排和加工现场的工艺改进提供指导性建议;
　　(2) 基于偏梯形螺纹的加工特点，从切削力、切屑形态、刀具磨损和加工表面质量等方面着手，分三个阶段进行切削加工性能试验，研究偏梯形螺纹的切削加工机理，探索改善高钢级高Cr 合金钢材料切削性能的加工工艺;
　　(3) 运用有限元方法对偏梯形螺纹切削加工过程进行仿真，从理论上对试验结果进行验证，进一步揭示偏梯形螺纹切削加工机理，并对加工现场的实际情况进行仿真，根据仿真结果对加工现场提供指导性建议。
　　关键词    油井管 偏梯形螺纹 BG95-13Cr 有限元方法

　　{dy}章 绪论　　1.1 国内外现状分析
　　二十一世纪以来，随着世界经济的复苏，中国经济也实现了跨越式发展，对能源需求越来越旺盛，石油价格持续的高涨, 从而带动油井管(OCTG) 市场蓬勃发展。2006 年国内油井管产量已经达到了298.5 万吨，随着石油勘探技术的不断提高，国内外对油井管的需求仍将持续上涨。国内许多无缝钢管生产厂家都在投入巨额资金扩大油井管的生产能力，以期在激烈的市场竞争中不断地提高企业的效益。
　　1.1.1 油井管概述
　　石油管包括油井管和油气输送管两大类，其中油井管主要包括套管、油管、钻杆、钻铤、方钻杆及其构件(钻杆接头、转换接头和短节等)，输送管主要包括无缝钢管和焊接钢管。本文所涉及的石油管主要指油井管。
　　油井管是油井的主要构件，在整个石油工业中占有极其重要的地位，这主要表
　　现在三个方面：{dy}，油井管成本在整个油井开发成本中的比例较高，约为 20%～30%;第二，如油井管失效将导致巨大经济损失和严重后果，其安全可靠性对石油工业关系重大。哪怕只有一根的油井管失效都可能导致整个油井的报废;第三，油井管的质量和性能对石油工业采用先进工艺和增产增效也有着重要的影响。当今一些新技术和新工艺由于受制于油井管的性能而无法推广，如一些新的钻井技术，如深井，超深井、大位移井、水平井等，也都受制于油井管的性能。因此，通过研究新技术、新工艺开发高性能的油井管材对我国石油工业的发展具有重大的意义。
　　近些年来, 为解决我国油气资源增速与用量日益迅猛增加以及储采比失调的矛盾, 深井、超深井(如塔里木平均井深达 5000 多米)、定向井、大位移水平井、高压油气井、热采井以及含 CO2 和 H2S 等腐蚀性气体的油气井不断增多。这些油气井对油套管连接螺纹的密封性、连接强度和耐腐蚀性能的安全可靠性提出了更高的要求。而这些油井管材料往往都是高强度、高硬度、耐腐蚀的高钢级难加工材料，这对螺纹的切削加工工艺也提出了更高的要求。

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