与游梁式抽油机相比，地面驱动螺杆泵采油系统具有节能效果好、成本低、适应范围广等优点，因此得到了越来越广泛的应用。但是随着油井深度的增加，以及聚驱、复合驱等技术的应用，螺杆泵采油杆柱断裂和脱扣问题越来越严重，这不仅增加了维修费用，也影响了原油产量。因此研究螺杆泵采油杆柱断裂和脱扣机理具有重要的理论和实际意义。本文主要开展了以下几方面的工作：分析了地面驱动螺杆泵环境载荷，应用计算机辅助设计技术建立了螺杆泵的三维实体模型，应用计算机仿真技术计算了不同参数配置的螺杆泵定转子摩擦扭矩，拟合出了螺杆泵定转子摩擦扭矩的计算公式，改进了螺杆泵定转子摩擦扭矩的计算方法。综合考虑了地面驱动与传动装置的机械特性，井下采油杆柱和螺杆泵的扭转振动特性，建立了地面驱动螺杆泵采油系统启动和停机过程动态仿真模型，建立了整体仿真算法，解决了以往独立模块算法在高精度求解时速度缓慢的问题，对系统启动和停车阶段采油杆柱断裂和脱扣情况进行了分析。考虑了螺杆泵采油杆柱偏心旋转时迎流阻力的影响，分别建立了螺杆泵采油系统稳定运行时采油杆柱空间梁单元计算模型、杆管接触问题的双向弹簧元模型，建立了杆柱力学有限元仿真模型，仿真得到了杆管接触压力、杆柱扭矩、弯矩及应力等的分布规律，为采油杆柱应力和强度的计算提供了有限元方法。利用Visual Basic6.0开发了《地面驱动螺杆泵采油杆柱力学仿真软件》。利用该软件可以仿真出螺杆泵采油系统启动、稳定工作以及停车阶段杆柱扭矩、转速、应力等的变化规律，为杆柱设计、强度计算及断脱分析等提供依据。