随着世界油气资源储层向深部复杂地层发展,石油勘探开发工作正面临巨大挑战,如何高效率、低成本地开采深层油气资源已成为石油行业急需解决的难题。螺杆钻具作为一种辅助钻井工具,在深井钻探中能显著提高钻头破岩效率,降低钻井成本。目前,常规壁厚螺杆钻具在深井、超深井中的平均使用寿命仅有40～60小时,远小于150小时的工程预期寿命,然而等壁厚螺杆钻具凭借其良好的散热性、密封性和力学性能,大幅提高了螺杆钻具的使用寿命和输出功率,展示出等壁厚螺杆钻具在深层破岩中的广阔发展前景。等壁厚螺杆钻具的核心部件为螺杆马达,通过改变原有常规螺杆马达圆形直筒状定子壳体为螺旋曲面结构,使得硫化在定子壳体内壁的橡胶衬套具有均匀壁厚。为此,在现有条件下寻求一种制造精度符合要求、性能达标并且能量产定子壳体内螺旋曲面的工艺就显得至关重要。本文以73mm等壁厚定子为滚压研究对象进行了以下方面的研究:提出等壁厚定子壳体滚压成形工艺。利用有限元分析软件DEFORM-3D对提出的四种滚压方案,即单轮滚压、多头滚压、一道次滚压和多道次滚压分别进行成形仿真研究,对每种工艺的成形效果进行分析,最终确定出73mm等壁厚定子的最优成形方案——多头一道次滚压成形。确定滚压成形工艺方案后,具体探讨滚压速度、润滑条件、滚压轮结构、滚压轮尺寸和滚压温度等参数对5LZ73 × 7.0型等壁厚螺杆钻具定子壳体滚压成形的影响。发现当42CrMo坯管的预热温度为800～1000℃,滚压速度5mm/s,滚压轮半径60mm,滚轮滚压面曲率6～8mm,复合润滑方式下等壁厚定子壳体的成形质量最好,壁厚误差能控制在1mm之内。建立等壁厚定子滚压成形力学模型,基于卡尔曼单位压力微分方程对滚压力公式进行推导。根据公式得到滚压力大小取决于滚压轮尺寸、坯管壁厚、润滑方式、进给参数和坯管材料。根据有限元模拟提供的滚压参数,对73mm等壁厚定子壳体进行滚压成形试验。对不同坯管材料和进给方式下成形的四组等壁厚定子的直径、壁厚、导程和管长变化量进行测量,结合主效应图和双因素方差分析法定量研究材料和进给方式对定子成形质量的影响。最后,对滚压成形的多头进给装置的结构进行初步设计