采气管柱是油气资源从井下开采到地面的唯一通道。在天然气开采过程中,采气管柱的破坏时有发生,高温、高压、高产气井在生产过程中这种现象尤为严重,管柱的流固耦合振动是引起这一问题的主要原因之一。本文首先阐述管柱流固耦合振动最基本的理论,其中引入了天然气的状态方程和管柱的振动模型方程,推导了管柱流固耦合4-方程数学模型并采用特征线法对其进行了求解。然后,应用ANSYS Workbench软件中的流固耦合系统仿真分析了采气管柱的流固耦合振动特性,仿真结果表明,当天然气产量不变时,管柱内天然气压力越大,则天然气的流速越小,密度越大,同时管柱振动越剧烈;当井底压力一定时,管柱内天然气流量越大,则天然气的流速越大,密度越大,但是密度变化微小,同时管柱振动越剧烈;当流体参数不变时,适当地增加管柱两端的轴向拉力能够减少流固耦合作用时管柱径向的振动幅度;屈曲管柱在流固耦合作用时相较于直管柱振动更为剧烈。其次,通过开展室内实验分别研究了四种变量影响下的模拟管柱流固耦合振动情况,实验结果表明,在瞬间打开进气阀或瞬间关闭出气阀时,由于水锤效应、膨胀效应等因素的影响,模拟管段振幅较大;模拟管段两端承受的轴向拉力越大,气体通过时,其各方向的振幅越小,并且模拟管段的固有频率越高;实验管段内气流含砂含液均造成实验管段更大的振动幅度。最后,根据实验情况并在参考大量文献的基础上改进设计了更加完善的管柱流固耦合振动实验台。在天然气井实际生产过程中应该合理制定开采规划,控制气井最高产量,尽量保证稳定生产,减少流体压力和速度突变,适当增加井口处管柱拉力,对于产水出砂气井定期进行排水除砂作业等都能够减轻管柱的流固耦合振动剧烈程度,保证气井安全可靠生产。同时,管柱流固耦合振动实验对于研究采气管柱的振动行为具有重要意义,设计搭建符合实际工况的管柱流固耦合振动实验台需求迫切。