近年来,为了使抽油机井加深泵挂、降低能耗、增加产量以及减小驴头悬点载荷,我国许多油田设计并应用了抽油机减载器。但现有减载器节能效果存在着很大的差异,它是利用套管和油管的环形空间压力差使抽油机悬点载荷降低,但该减载器受到压力差高低的限制,使减载器的节能效果受到了限制。本文针对现有抽油机减载器的一些不足,提出了一种新型的有杆抽油系统井下减载装置方案,根据工艺要求对有杆抽油系统井下减载装置进行结构设计,确定了有杆抽油系统井下减载装置各零部件的基本参数,并对井下减载装置进行静力学和动力学分析。该井下减载装置具有节能、减载、加深泵挂等优点,有一定的应用价值。本文主要从以下几个方面对抽油机井下减载装置进行研究:(1)有杆抽油系统井下减载装置方案的确立和结构设计,并对关键零部件进行有限元分析。对井下减载装置进行方案设计,并介绍其工作原理及作用,再对减载力和悬点静载荷进行理论计算,确定减载装置在井下的安装位置;对井下减载装置进行结构设计,运用Creo软件对井下减载装置各零部件进行三维实体建模,并介绍其各零部件的作用,采用有限元软件ANSYS Workbench对井下减载装置的关键零部件进行静力学和疲劳寿命分析。(2)对井下减载装置进行动力学研究。分别对整个井下减载装置系统和抽油杆柱进行动力学研究。对井下减载装置系统建立动力学模型,并写出系统运动微分方程;建立波动方程对抽油杆柱进行分析,并采用有限元差分法对抽油杆柱波动方程进行求解。(3)井下减载装置系统动力学仿真模型的建立与分析。利用MATLAB求解出波动方程,模拟出了悬点运动规律、悬点载荷、悬点示功图等;利用动力学软件ADAMS对井下减载装置建立三维模型并进行动力学仿真,仿真出了悬点运动规律和悬点载荷;最终对MATLAB和ADAMS的仿真结果进行对比。并对井下减载装置进行刚柔耦合动力学分析。