机床与液压

作者：周翔，毛良杰，张乐凡，谷长雄

单位：西南石油大学石油与天然气工程学院；西南石油大学石油与天然气工程学院；中油测井西南分公司EISC西南分中心；中国石油集团西部钻探工程有限公司玉门钻井分公司

关键词：套管锻铣器;有限元分析;仿真建模;锻铣速率

基金：国家自然科学基金（U23B6003）；四川省自然科学基金杰出青年科学基金（2024NSFJQ0018）；中国石油-西南石油大学创新联合体科技合作项目(2020CX040204)

为了解决油气井中后期套管开窗效率低、刀具损耗大的技术难题，验证有限元仿真对切削行为预测的可行性，基于有限元分析软件建立套管锻铣器的三维仿真模型，研究锻铣过程中锻铣量、应力、扭矩和温度的变化规律，模拟刀具磨损历程，并分析各因素对锻铣过程的影响，从而优选出最高效的锻铣作业参数组合，为现场应用提供指导。结果表明：钻压和进尺的增大可以明显增大锻铣速率，转速的增大对锻铣速率的影响较小，合理范围内应尽量保持高钻压；锻铣器的扭矩波动较为缓和且在安全范围内，可推断正常锻铣过程中不会发生切削齿断裂与钻柱磨损断裂现象；仿真应力值在刀齿与材料发生切削行为处达到最大值1 636 MPa；锻铣器切削齿面的温度随着时间的增加不断累积，导致材料表层硬度和强度降低。基于锻铣参数优选方案，结合现场实际情况进行锻铣作业，优化后锻铣速率最高达到0.48 m/h，刀片利用率最高达到90%，显著提升了锻铣效率。

来源：2025年第10期

《机床与液压》期刊编辑部

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