塔里木油田的油气井普遍较深,特别是塔北项目部所辖的哈拉哈塘油田,油藏埋深6650~7500m,地层温度151~170℃,地层压力75~79MPa,地层流体普遍高含H2S,最高达120000ppm。该油藏在开发初期具有一定的自喷生产能力,但自喷期很短,因此中后期油田开发解决深抽问题至关重要。随着泵挂深度的加深,抽油机悬点载荷增加,扭矩成倍增加,常规游梁式抽油机已经不能满足深抽的需要。同时,泵挂加深,杆柱的负荷增加,弹性伸缩增大,井下作业负担加重,泵效降低,系统效率严重降低,抽油杆断脱率上升。因此,抽油杆的合理设计和使用不仅能有效提高抽油杆的利用效率,而且能提高深抽系统的效率及保证抽油杆工作的安全可靠。本文以超深井抽油杆为研究对象,考虑轴向压缩载荷、扭矩、流体压力、摩擦力,分析了井下抽油杆柱载荷、抽油机悬点载荷、各级抽油杆所受最大和最小载荷,运用能量法及变分原理建立垂直井中杆柱受压扭组合作用下的屈曲方程,分析了垂直井眼中抽油杆柱的屈曲临界载荷。并进一步考虑井眼的实际轨迹,通过抽油杆三维几何描述,建立三维平衡方程,基于能量理论分析三维弯曲井眼中下部抽油杆柱的正弦屈曲、螺旋屈曲及其临界载荷。基于等强度准则,以抽油杆质量最轻为优化目标,编制MATLAB优化程序,计算结果表明:古德曼系数的选取对抽油杆柱抗拉强度影响很大;古德曼系数越大,下深越大,但下深的增大是以“牺牲”安全系数为代价的。最后结合实际情况提出抽油杆柱优化设计步骤,并成功应用于哈拉哈塘油田。