本文建立了从管柱内注入和环空内注入的两种不同的注入方式下井筒-地层系统的三维温度场模型,并采用迭代法准确的得出了井筒-地层温度系统的非线性分布;建立分层注水管柱的压力场计算模型,考虑沿程摩阻和局部摩阻的摩阻损失,计算油管内流体压力分布。针对分层注水多封隔器管柱在生产状况和其他措施作业过程中可能存在的管柱失效问题,采用空间几何法建立了多封隔器管柱轴侧向力耦合模型,分析了管柱的形变模型,多封隔器的蠕动量计算,管柱的强度校核等,并分析了坐封工况、注水工况、洗井工况下的力学模型。综合考虑了管柱强度校核的三种应力和管柱常见问题,选取了管柱变形、封隔器失效、胀爆、挤毁、本体拉断、永久螺旋屈曲六个指标建立注水井管柱安全评价指标体系;采用雷达图规则和信封曲线对管柱和多封隔器安全性进行预警,从而形成多封隔器分注管柱安全可视化评价方法。形成了一套涵盖管柱结构设计、井眼轨迹三维描述、力学计算、形变分析、强度校核、工具通过能力分析、多封隔器管柱安全性评价的注水井管柱力学分析及优化设计软件。利用软件对XX油田X-24井管柱注水和洗井工况分析表明:高温深井在注水工况下,安全的注入压力较低,需在顶部封隔器处加装油管锚和伸缩补偿器;在洗井工况下,洗井液温度比洗井排量对管柱的安全性影响更大。因此,本文建立的管柱力学模型和安全评价方法可以指导注水井多封隔器管柱安全设计、运行预警、管柱结构优化。