油井钻杆是石油勘探开采时驱动钻头向地层深处快速掘进的关键构件,因此对其直线度有很高的要求。由于油井钻杆长径比大、管壁溥、两端镦粗的形状特点,在其端部有一段直线度超差的矫直盲区需要通过压力矫直加工进行修正。因为缺乏必要的全自动压力矫直装备,目前我国的油井钻杆压力矫直工艺方法劳动强度大、矫直效率低、产品直线度差。本文以上海宝钢重点科技攻关项目为依托,围绕弯曲度在线检测与评定方法、压力矫直力学模型、压力矫直工艺优化和装备的控制方法等油井钻杆全自动压力矫直中的重点和难点问题,展开了理论和实验研究,为油井钻杆全自动压力矫直装备的研究和开发奠定了基础。　　 弯曲度是计算压力矫直工艺参数和进行有限元分析的轴心线弯曲模型。为了提高油井钻杆弯曲度的检测精度,本文提出了多激光位移传感器弯曲度在线检测方法,为油井钻杆截面圆度误差的分离提供了检测方法支持。并将谐波分析方法引入圆度误差的表示,通过数字滤波的方式实现了圆度误差的高效准确分离。本文还提出了基于NURBS曲线的弯曲度评定方法,能得到光顺连续的空间弯曲度模型。在自主研发的油井钻杆弯曲度检测实验系统中,经过重复实验表明多激光位移传感器弯曲度在线检测方法具有大量程、非接触、测量速度快、系统柔性高等优点,弯曲度评价精度从原有的0.5mm提高到0.2mm,达到了油井钻杆全自动压力矫直装备对弯曲度在线检测系统的精度要求。　　 根据油井钻杆压力矫直过程的特征,建立了油井钻杆压力矫直力学模型,并根据力学模型分析了油井钻杆在弹性变形、弹塑性变形和卸载三个阶段中的应力应变关系,进一步得到了油井钻杆压力矫直进给量计算公式。并选用了定位移增量法和直接约束法建立了有限元分析模型,有限元模拟的结果证明了油井钻杆压力矫直过程力学模型和矫直进给量计算公式的正确性,模拟结果还表明矫直进给量的计算结果除了与力学模型相关之外,还与矫直工件的材料性能模型密切相关。本文还进行了拉伸性能实验,得到了油井钻杆材料的性能模型。　　 全自动压力矫直装备是通过自动控制工艺路线来实现油井钻杆的压力矫直过程。本文提出了基于遗传算法的压力矫直工艺路线优化方法,通过引入NURBS曲线的重新定位控制顶点算法,得到压力矫直后油井钻杆的弯曲度预测模型,通过遗传算法搜索优化变量组合,实现以最少的矫直步数达到尽可能高直线度的优化目标。通过具体实例的模拟表明,该优化方法由于统筹考虑了各步矫直结果,避免了相互干涉形成新的弯曲变形,从而提高了全自动压力矫直装备的工作效率和矫直精度。同时,矫直进给量是全自动压力矫直装备最重要的工艺参数,本文通过大量实际矫直数据的PLSR法分析,推导得到了矫直进给量修正计算公式,提高了矫直进给量的计算精度5％～10％,可用于油井钻杆全自动压力矫直装备的矫直进给量计算。　　 根据弯曲度在线检测方法和压力矫直工艺优化研究的结果,本文对油井钻杆全自动压力矫直装备的控制方法进行了整体研究。并针对油井钻杆准确定位于轴向任意位置的需求,提出了光电开关自动引导轴向定位方法,实现了油井钻杆的轴向任意定位,而且定位精度可以得到保证。矫直进给量的控制是全自动压力矫直装备的最终执行控制,本文还分析了矫直进给量的控制流程,得到了矫直进给量控制流程框图。