抽油桿柱是地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵系統(tǒng)的重要組成部分，在螺桿泵抽油桿柱設(shè)計(jì)方面，學(xué)者進(jìn)行了大量研究。等對(duì)螺桿泵桿柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)進(jìn)行了計(jì)算；對(duì)螺桿泵的摩擦扭矩作了深入研究，得出了抽油桿柱摩擦力矩計(jì)算公式；通過(guò)試驗(yàn)研究，魏紀(jì)德、師國(guó)臣、李增亮分別得出螺桿泵抽油桿柱負(fù)載扭矩的計(jì)算公式；螺桿泵采油系統(tǒng)井筒環(huán)空結(jié)構(gòu)參數(shù)及抽油桿轉(zhuǎn)速與流體摩擦阻力的關(guān)系，得出抽油桿的直徑和轉(zhuǎn)速是決定流體摩阻的主要因素。 2004年，改進(jìn)了抽油桿載荷的計(jì)算方法，利用微元段法逐段對(duì)抽油桿柱進(jìn)行載荷分析，考慮在不同處井筒內(nèi)流體粘度隨溫度變化，同時(shí)考慮井斜角變化對(duì)抽油桿載荷的影響。抽油桿柱動(dòng)力學(xué)基本方程，建立了穩(wěn)態(tài)拉力一扭矩模型用于抽油桿柱整體力學(xué)分析、對(duì)井口處的抽油桿柱作局部彎曲分析的數(shù)學(xué)模型以及對(duì)與螺桿泵轉(zhuǎn)子相連接的下部桿柱作動(dòng)力分析的數(shù)學(xué)模型，并提出了穩(wěn)定器布置方法；將梁?jiǎn)卧蛣?dòng)力間隙單元相結(jié)合，采用New mark直接積分法，建立了抽油桿柱非線性瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)的有限單元法，使得抽油桿柱碰撞接觸問(wèn)題得以求解，給出抽油桿柱強(qiáng)度和扶正器安放位置的數(shù)值分析方法；建立了螺桿泵采油系統(tǒng)抽油桿柱扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程，給出了組合桿柱各階扭轉(zhuǎn)振動(dòng)固有頻率的計(jì)算公式；應(yīng)用Timoshenko梁一軸模型分析了單螺桿泵采油桿的動(dòng)力學(xué)特性，得出了單螺桿泵抽油桿柱運(yùn)動(dòng)方程的解析解，地了解采油桿的動(dòng)力特性；螺桿泵桿柱瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)模型及分析方法，并在油田實(shí)際的桿柱失效分析中應(yīng)用。針對(duì)含砂量高、低液面的螺桿泵井抽油桿柱載荷進(jìn)行分析，并提出提高抽油桿性的。
對(duì)于地面驅(qū)動(dòng)的直井螺桿泵井而言，抽油桿柱的偏磨和斷脫現(xiàn)象是設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中關(guān)心的主要問(wèn)題。而對(duì)于定向井螺桿泵系統(tǒng)，定向井在鉆進(jìn)過(guò)程中，由于地層巖性、地層傾角、地層傾向、鉆具組合及鉆井參數(shù)等因素的影響，造成定向井井身井斜和方位變化，所以定向井較直井的井身結(jié)構(gòu)及受力情況復(fù)雜。處于造斜段的桿柱在重力的作用下很容易與油管壁接觸，根據(jù)定向井的井眼軌跡特性知，抽油桿在做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中處于縱橫彎曲狀態(tài)，這使桿柱容易發(fā)生磨損和斷脫。為避免或減緩這種現(xiàn)象，2005年，從理論上探索定向井螺桿泵采油的可行性，分析了延長(zhǎng)桿柱工作壽命的技術(shù)措施，并提出了扶正器的合理布置。2006年為此建立了定向井螺桿泵抽油桿柱力學(xué)模型，利用ANSYS有限元軟件對(duì)其進(jìn)行了瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，提出了扶正器和導(dǎo)向器合理布置方案?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，使用該項(xiàng)技術(shù)前、后螺桿泵井的平均免修期明顯延長(zhǎng)，能夠滿足油井生產(chǎn)需要。在地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵下入穩(wěn)斜段的定向井相關(guān)研究中，不可避免更要重視抽油桿柱的力學(xué)分析，由于抽油桿柱要通過(guò)定向井的造斜段，在設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)應(yīng)用到導(dǎo)向器、萬(wàn)向節(jié)等裝置，在研究中可以參考定向井鉆井鉆進(jìn)過(guò)程中鉆桿的力學(xué)分析。2009年，提出了用全井鉆柱系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型來(lái)研究水平井鉆柱動(dòng)力學(xué)。
