目前,关于油管柱的力学分析和强度校核大多是基于静力学完成,但在高产气井中高速气流对油管柱的冲击作用引起管柱振动造成油管柱受力发生变化,将会导致油管柱的强度减小甚至于油管柱破坏,因此油管柱动力学也是非常重要的研究内容。为清晰了解油管柱在动载荷下的力学性能以及油管柱是否能长期作业,本文从静、动力学两方面对高产气井油管柱进行了力学分析。主要研究内容和取得的成果如下:(1)根据油管柱在生产过程中的实际受力情况,建立了封隔器—管柱由活塞效应、螺旋屈曲效应、鼓胀效应、摩阻效应和温度效应而引起油管柱变形的力学数学模型,并得到了封隔器—管柱在这五种效应作用下随产量、油压变化的复杂力学变形规律。(2)以全井段油管柱为研究对象,运用模态分析理论,建立了油管柱纵向振动数学模型和有限元模型,并通过算例进行了相互验证。随后通过修改有限元模型的参数,得到了影响油管柱纵向振动固有频率的主要因素。本文设计的模型主要考虑的因素有:管柱长度、管柱尺寸、复合管柱、封隔器约束、管柱屈曲等。最后通过谐响应分析验证了油管柱的纵向共振性。(3)结合瞬态动力学原理,利用ANSYS自带的APDL语言编写了高产气井油管柱动力学有限元模型,分析了不同尺寸油管柱在不同产量下的纵向响应位移、速度以及全井段油管柱在不同时间的轴向力、Von Mises应力等的变化规律,同时分析了振动过程中油管柱的屈曲变化。(4)根据本文所建立的不同参数下高产气井油管柱动、静力学评价的力学模型,开发了高产气井油管柱力学评价软件。通过该软件不仅可以实时诊断分析高产气井油管柱的力学性能,还可以得到生产过程中油管柱的安全产量和安全油压区域,为高产气井油管柱的安全生产提供了理论依据。