深部油气资源开发工程、深部大陆科学钻探工程及深水海洋钻探工程对钻杆的要求性能要求越来越高,传统钢钻杆因存在自重大、耐腐蚀性差等缺点而不能很好满足安全、高效钻井的需要。因此为提高钻进效率和保证钻探工程安全,急需研发轻质高强钻杆,以适应未来钻探工程井底高温、高压、复杂交变应力及高腐蚀的工作条件。铝合金钻杆与钢钻杆相比具有比强度高、耐腐蚀性强和无磁性等优势,可以完成常规钢钻杆无法完成的钻井工程。铝合金钻杆杆体需要与钢接头配合使用,实际工程应用实践证明铝合金钻杆螺纹连接部位是铝合金钻杆最薄弱的部位,因此铝合金钻杆杆体和钢接头组装的精度和质量将直接影响整个钻杆的可靠性。本文针对铝合金钻杆杆体与钢接头热组装技术开展了以下研究:利用热组装试验台对铝合金钻杆热组装过程中的实际温度进行了测量试验,得出在仅有外冷却的情况下,随着铝合金钻杆螺纹部位的温度快速升高,温度在84s时达到峰值119℃;在仅有内冷却的情况下,升温速率略低于仅有外冷却的情况,温度在130s时达到峰值95℃;在内外同时冷却的情况下,升高速率略低于仅有外冷却或者仅有内冷却的情况,在90s时达到温度峰值94℃。试验证明外冷却可以避免铝合金钻杆杆体螺纹部位较长时间处于较高温度,内冷却可以使组装过程中铝合金钻杆杆体螺纹部位最高温度降低25℃左右,因此在热组装装置设计过程中需合理设计内外冷却机构。采用有限元分析软件ANSYS Workbench中的结构静力分析模块,建立铝合金钻杆杆体和钢接头螺纹连接的简化二维模型,对螺纹连接的轴向拉伸进行有限元分析,得出铝合金钻杆杆体螺纹部位铝合金材料性能对铝合金钻杆实际轴向抗拉性能的影响规律,并得出螺纹根部最大应力与轴向拉力关系的拟合公式。通过计算得出热组装过程中的高温条件会使铝合金钻杆能承受的最大轴向拉力下降约65KN,进一步证明了在热组装装置中合理设计内外冷却机构的必要性。设计了铝合金钻杆杆体和钢接头自动化过盈热组装装置,该装置由杆体支撑夹持机构、钢接头加热机构、回转机构、给进机构、铝合金钻杆杆体内冷却机构、钢接头外部冷却机构、检测及控制机构组成。对装置各机构的设备选型、结构设计和强度校核进行了分析,充分论证设计的合理性,给出了各机构的使用性能参数。在检测及控制机构中,合理设计了电气控制原理图,采用西门子S7-300可编程控制器,使用STEP7软件对组装工艺和组装流程进行编程,实现自动化控制。该装置可实现Ф147mm铝合金杆体与Ф178mm标准钢接头的自动化热组装,组装过程中钢接头的加热温度可达400℃以上,铝合金钻杆杆体的温度低于90℃,可以在一定程度上提高铝合金钻杆杆体与钢接头的组装精度和质量,进而提高国产铝合金钻杆实际应用可靠性。