隨著定向井的普及和大斜度井的增多，由于井身結構限制，抽油桿柱與油管之間存在接觸力（正壓力），造成抽油桿和油管之間發生磨損現象，導致油井油管磨損漏失、抽油桿柱磨損斷脫等問題，抽油桿斷桿故障率提高，需要考慮抽油桿本體的機械力學性能是否合格。因此，產品性能是否滿足國家標準與產品性能是否滿足油井生產需要，是抽油桿生產面對的重要問題。

力學性能和材料選擇至關重要

目前，我國專門針對抽油桿的國家標準為SY/T 5029—2006《抽油桿》，替代SY/T 5029—2003和SY/T 6272—1997，由國家發展和改革委員會提出，包括材料和力學性能（抗拉強度、屈服強度、伸長率、斷面收縮率等）指標、一般尺寸和疲勞強度要求等。

抽油桿力學性能理論分析  SY/T 5029—2006《抽油桿》規定，鋼制抽油桿屈服強度和抗拉強度如表1所示。

根據圣維南定理，抽油桿拉伸強度計算公式為：式中：F—抽油桿柱承受的拉力，kN； 

  —抽油桿許用拉應力，MPa； —材料屈服極限，MPa； —材料強度極限，MPa；S—安全系數，對于井下抽油桿柱而言，一般選取       ；    d—抽油桿外徑，即危險截面直徑，mm。

根據上述公式推導得抽油桿屈服失效最大拉伸載荷Fsmax計算公式為：

抽油桿斷裂失效最大拉伸載荷Fbmax計算公式為：

最大拉伸載荷試驗研究  以目前延長油田正在使用的兩生產廠家各一根19mm鋼制D級油井斷桿為例，進行拉伸試驗，試件如圖1所示。

試驗目的：通過抽油桿在拉伸工況下，獲取拉伸條件下兩種規格抽油桿的屈服失效的最大拉伸載荷和斷裂失效時最大拉伸載荷。試驗設備與工具：100t材料拉伸試驗機，專用桿體夾頭和數據采集記錄系統等。將上述2種抽油桿分別在試驗機上進行純拉伸加載直至斷裂，記錄全過程參數，包括屈服極限、強度極限等。試件進行拉伸試驗，拉伸至斷裂，試件1和2斷裂分別如圖2和圖3所示。

試驗數據記錄如表2所示，Fsmax為抽油桿屈服失效的最大拉伸載荷，Fbmax為抽油桿斷裂失效時最大拉伸載荷。

根據圣維南定理，理論計算抽油桿所選材料的屈服極限σs和強度極限σb，計算結果如表3所示。

井斜角較大油井應選用標準抽油桿

經試驗表明，抽油桿樣件1、2所選材料的屈服極限和強度極限均符合SY/T 5029－2006行業標準；標準中屈強比為：0.611～0.742，試件1屈強比為0.957，試件2的屈強比為0.962，試件屈強比明顯高于標準值，表明試件材料從起始塑性變形到開始斷裂的形變容量減小。

試件的屈服極限到強度極限的差值較小。標準中強度極限與屈服極限最小差值為205MPa，而試件差值為分別為38和34.5MPa，試件屈強差減小表明所選材料斷裂韌性減小。

隨著井身結構的復雜化，建議在井斜角較大的油井中，使用屈強比和屈強差滿足行業標準的抽油桿，以減免因抽油桿質量而導致的斷桿。