建立一套合适的管柱力学模型来分析管柱在复杂工况下的安全性和稳定性,为油气田的安全生产提供保障具有重要意义。本研究的主要目的是研究和开发用于复杂工况下管柱力学分析与校核的模型和软件。因此,在基于弦步法的理论思维上,提出了一套可用于分析三维空间中管柱受力的实用模型,该模型适用于任何复杂工况下的管柱受力分析。模型的解法与通用的有限元算法和轴侧向力耦合算法相比更加简单,模型计算的结果与实际数据结果很接近,同已有的模型计算结果相比较误差更小。本文对井眼轨迹的描述包括测斜数据处理、轨迹的内插和外推、轨迹质量的评定进行了详细分析研究。同时对温度场、压力场在前人基础上做了改进,推导了水平井径向对称分布的非稳态传热温度场计算模型;讨论了环空注满保护液与环空注入一段氮气柱两种情况,分别建立储气库管柱内外压力平衡模型,分析计算两种模型下的管柱内外压力及变化差异,研究结果表明:相同油管压力、温度变化值下,采用环空注氮气所得到的环空压力值远远小于只注入保护液所得到的环空压力值;氮气柱长度越长,环空压力值越低;油管流体温度、油管内压力的敏感性分析表明,温度对环空压力变化影响突出,在注入氮气柱长度达到一定范围时,其控压能力突出,超过这个范围时其控压能力无明显变化;研究了环空注氮气柱的最佳长度,研制了氮气柱长度与封隔器下入深度最佳组合图版。编制了涵盖井眼轨迹描述、温度压力场计算、管柱设计、力学分析、变形分析、校核分析、管材工具数据库等功能全面的力学分析软件,在油田具有广泛的用途。