地面驱动螺杆泵采油是人工举升采油的一种重要方法。由于其性能好,效率高而广泛用于高黏度、高含蜡、高含砂、沼泽区块和海上平台作业。螺杆泵启动过程中,杆柱受到流体阻力扭矩、惯性扭矩、井身结构和质量偏心等影响,常常会导致杆柱出现扭转振动和横向振动,从而出现断脱、偏磨等失效形式,因此有必要对杆柱进行动力学分析,本文进行了以下几个方面的研究:螺杆泵采油杆柱在井筒内做偏心行星运动,将井筒内产出液简化成幂律流体,基于Fluent对杆柱行星运动的偏心环空幂律流场进行模拟,分析了偏心率、幂律指数、稠度系数、自转速度、公转速度等因素对偏心环空幂律流场以及对杆柱所受流体力的影响。建立了杆柱所受流体摩擦扭矩、切向力与径向力的回归模型,为进一步研究杆柱扭转振动和横向振动奠定了基础。将螺杆泵采油系统的地面装置简化为曲柄等效构件的单自由度刚性构件系统,将采油杆柱简化为扭转振动的弹性体,建立了等效曲柄运动微分方程与杆柱在幂律流体内扭转振动的偏微分方程,建立了整体数值仿真算法。仿真分析了包括启动过程的采油杆柱运动规律。为杆柱横向振动仿真奠定了基础。将螺杆泵启动过程中杆柱偏心旋转所受到的离心惯性力和幂律环空流场流体力作为杆柱横向振动的激励,同时将杆柱底端的往复摆动作为杆柱横向振动的位移激励,并考虑杆管之间的碰撞,建立了杆柱平面横向振动和空间横向振动的仿真模型。基于空间变量离散时间变量连续,采用Newmark-β法建立了系统数值仿真模型,分析了螺杆泵采油杆柱的横向振动特性。