杆管偏磨是油田后期高含水开发阶段有杆泵生产面对的重要问题,井眼弯曲和抽油杆柱失稳屈曲是导致杆管偏磨的重要原因。本文在文献调研的基础上,以三维弯曲井眼中的抽油杆柱为研究对象,研究了抽油杆柱在各种井眼约束条件下的屈曲行为,建立了杆柱屈曲微分方程,并应用变分法进行求解,得到了抽油杆柱正弦和螺旋屈曲后的构型函数、杆管之间的接触力和杆柱屈曲临界载荷;在三维空间井眼轨迹的基础上,考虑了抽油杆的构成、抽油杆所受的摩擦力、惯性力、弹性力等,采用微元分析法,建立了描述定向井抽油杆受力状况的三维力学模型,并采用有限差分法进行了求解,对求解结果进行了分析;研究了抽油机井生产参数及生产状况对抽油杆受力的影响,包括抽汲参数(泵径、冲程、冲次)、含水率和泵的充满程度等对抽油杆泵端集中力、抽油杆分布力、抽油杆受压段长度和杆柱屈曲临界载荷的影响,从而指导抽油机井的合理生产以减缓杆管偏磨的进程;针对垂直井眼和三维弯曲井眼的不同,分别以细长压杆理论和纵横弯曲梁理论为基础,建立了抽油杆扶正器安放间距的设计模型;并推导了扶正器加入后产生的附加阻力,对扶正后的抽油杆柱受力状况进行了分析;利用VB语言编制了计算程序,将建立的抽油杆柱三维力学模型、扶正器间距设计模型和扶正后抽油杆受力分析模型实现了计算机计算,为准确预测抽油杆受力、杆管偏磨位置、偏磨程度及防偏磨的扶正器设计提供了有力工具。