随着定向井的普及和大斜度井的增多，由于井身结构限制，抽油杆柱与油管之间存在接触力（正压力），造成抽油杆和油管之间发生磨损现象，导致油井油管磨损漏失、抽油杆柱磨损断脱等问题，抽油杆断杆故障率提高，需要考虑抽油杆本体的机械力学性能是否合格。因此，产品性能是否满足国家标准与产品性能是否满足油井生产需要，是抽油杆生产面对的重要问题。

力学性能和材料选择至关重要

目前，我国专门针对抽油杆的国家标准为SY/T 5029—2006《抽油杆》，替代SY/T 5029—2003和SY/T 6272—1997，由国家发展和改革委员会提出，包括材料和力学性能（抗拉强度、屈服强度、伸长率、断面收缩率等）指标、一般尺寸和疲劳强度要求等。

抽油杆力学性能理论分析  SY/T 5029—2006《抽油杆》规定，钢制抽油杆屈服强度和抗拉强度如表1所示。

根据圣维南定理，抽油杆拉伸强度计算公式为：式中：F—抽油杆柱承受的拉力，kN； 

  —抽油杆许用拉应力，MPa； —材料屈服极限，MPa； —材料强度极限，MPa；S—安全系数，对于井下抽油杆柱而言，一般选取       ；    d—抽油杆外径，即危险截面直径，mm。

根据上述公式推导得抽油杆屈服失效最大拉伸载荷Fsmax计算公式为：

抽油杆断裂失效最大拉伸载荷Fbmax计算公式为：

最大拉伸载荷试验研究  以目前延长油田正在使用的两生产厂家各一根19mm钢制D级油井断杆为例，进行拉伸试验，试件如图1所示。

试验目的：通过抽油杆在拉伸工况下，获取拉伸条件下两种规格抽油杆的屈服失效的最大拉伸载荷和断裂失效时最大拉伸载荷。试验设备与工具：100t材料拉伸试验机，专用杆体夹头和数据采集记录系统等。将上述2种抽油杆分别在试验机上进行纯拉伸加载直至断裂，记录全过程参数，包括屈服极限、强度极限等。试件进行拉伸试验，拉伸至断裂，试件1和2断裂分别如图2和图3所示。

试验数据记录如表2所示，Fsmax为抽油杆屈服失效的最大拉伸载荷，Fbmax为抽油杆断裂失效时最大拉伸载荷。

根据圣维南定理，理论计算抽油杆所选材料的屈服极限σs和强度极限σb，计算结果如表3所示。

井斜角较大油井应选用标准抽油杆

经试验表明，抽油杆样件1、2所选材料的屈服极限和强度极限均符合SY/T 5029－2006行业标准；标准中屈强比为：0.611～0.742，试件1屈强比为0.957，试件2的屈强比为0.962，试件屈强比明显高于标准值，表明试件材料从起始塑性变形到开始断裂的形变容量减小。

试件的屈服极限到强度极限的差值较小。标准中强度极限与屈服极限最小差值为205MPa，而试件差值为分别为38和34.5MPa，试件屈强差减小表明所选材料断裂韧性减小。

随着井身结构的复杂化，建议在井斜角较大的油井中，使用屈强比和屈强差满足行业标准的抽油杆，以减免因抽油杆质量而导致的断杆。