地面驱动螺杆泵采油系统具有结构简单,设备初期投资少、节能效果好和适应范围广等优点,因此广泛应用于国内外油田。和抽油机举升系统比较,螺杆泵采油系统的检泵周期相对较短。造成螺杆泵采油系统检泵周期较短的主要原因是采油杆柱失效,特别是聚驱井与稠油井螺杆泵采油杆柱的失效尤为严重,影响了螺杆泵采油系统优势的发挥。因此研究螺杆泵采油杆柱力学特性具有重要的理论意义与实际应用价值。本文主要开展了以下几个方面的工作:建立幂律流体油管内液体摩阻压降,杆柱轴向液体摩擦力,杆柱液体摩阻扭矩的仿真模型。仿真分析幂律流体与牛顿层流条件下杆柱转速、杆管径比对油管内液体摩阻压降、杆柱轴向摩擦力和杆柱液体摩阻扭矩的影响。仿真结果表明,产出液流变性对杆柱液体的摩阻载荷有显著影响。在采油杆柱空间梁单元模型的基础上,考虑螺杆泵转子与杆柱偏心旋转离心力对杆柱弯曲变形的影响,应用动静法在梁单元刚度矩阵中引入离心惯性力影响的软化刚度;应用双向弹簧元模拟杆管接触状态,并考虑杆体、接箍直径不同对边界约束的影响。综合梁单元与双向弹簧元,建立螺杆泵采油杆柱静力学有限元仿真模型。综合考虑地面驱动螺杆泵采油杆柱的轴向振动、扭转振动与横向振动,建立螺杆泵采油杆柱动力学分析的有限元仿真模型。利用Visual Basic 6.0开发《地面驱动螺杆泵采油杆柱力学特性有限元仿真软件》。软件功能包括:杆柱外载荷分析计算;模拟采油杆柱在油管内的弯曲变形、接触位置以及接触力的大小;分析节点位移随时间的变化规律。该软件为螺杆泵采油杆柱偏磨机理分析、防偏磨措施设计以及杆柱强度设计提供了技术手段。