随着我国油井进入高含水开采后期,抽油机偏磨问题日益突出。盘根盒作为有杆抽油机的井口密封装置,是整机薄弱环节,其密封性能饱受偏磨影响。盘根盒主要采用填料密封方式,但现有橡胶密封材料不能满足其工作环境。因此,针对橡胶密封填料耐磨性较差,盘根与抽油机光杆偏磨等问题,设计出一种抽油机井调心节能盘根盒,并在普通橡胶填料基础上研制减摩耐磨盘根专用NBR/GF/石墨复合材料。研究内容包括:分析现役橡胶盘根耐磨性较差的原因,在普通橡胶盘根的基础上添加玻璃纤维（GF）和石墨,基于正交实验法制备16组NBR/GF/石墨复合材料不同配比。对复合材料试件进行吸水率、硬度、拉伸强度、压缩强度、摩擦系数和磨损率的测定,并对部分试件及其对偶副的摩擦表面形貌进行观察,分析其在水环境中的磨损机理。基于SPSS对实验结果进行回归性分析,分析GF、石墨质量份数对复合材料各项性能的影响顺序。建立摩擦系数、磨损率回归模型并计算其最小值,综合考虑实际工况选择最优配比。分析普通盘根盒盘根偏磨原因,设计调心节能盘根盒。对普通盘根盒结构进行改进,设计球头结构,使光杆与盘根轴线保持一致,避免盘根偏磨,增加工作效率。基于厚壁筒理论建立对中工况下盘根轴向应力、内外压力及盘根摩擦功率的数学模型。计算结果表明,相同内压下改性盘根比未改性盘根的摩擦功率下降53.5%,改性盘根具有显著节能效果。基于Abaqus建立普通盘根盒、调心节能盘根盒盘根的摩擦力计算模型,以此为基础计算盘根盒的摩擦功率。计算结果表明,调心节能盘根盒比普通盘根盒摩擦功率下降52.9%,调心盘根盒具有明显节能效果。盘根摩擦力解析解与有限元解结果相近,计算方法合理。