在国内外有杆抽油系统仿真研究成果的基础上,以抽油杆柱力学仿真为核心,建立了抽油机采油系统仿真数学模型,包括电机动力特性仿真、减速系统仿真、抽油机运动机构仿真、悬点仿真、抽油泵仿真等模型。其中抽油机运动机构仿真模型采用的是抽油机精确运动模型,包括了常规游梁抽油机、双驴头抽油机、摆杆式抽油机和皮带机四种抽油机精确运动模型,为抽油杆柱波动方程确定了精确的位移边界条件。分析悬点载荷周期变化,得出简单仿真泵功图。研究抽油杆波动理论时探讨了质量分布对不同弹性模型波动方程的影响,推导出一种快速求解波动方程的有限差分算法,建立了考虑质量分布无阻尼振动、常规无质量分布阻尼振动和质量分布阻尼振动三种抽油杆柱振动模型,分析了位移、载荷和振动时空变化三维仿真关系。论文建立了球形阀和蝶形阀两种泵阀仿真模型,结合泵内液体流动规律,分析抽油杆柱末端载荷变化。在研究了抽油杆柱各部件力学仿真的基础上,建立了整体抽油系统的耦合关系模型,编制了抽油杆柱力学仿真程序,应用青海油田和大港油田的实测油井数据对仿真模型进行了验证。