气井压裂投产一体化管柱可实现压裂、完井和采气等工艺技术在一趟管柱内完成,减少了起下管柱的次数,但在各种工艺中,载荷变化较大,使得管柱的密封性受到很大影响。且压裂过程中,高粘度压裂液携带大量砂对管柱会引起冲蚀磨损作用,冲蚀磨损量的大小直接影响气密封扣及管柱的安全性。本文以常用特殊螺纹接头为研究对象,基于特殊螺纹接头结构、尺寸及公差等,运用三坐标测量技术,建立特殊螺纹接头几何模型。运用有限元分析软件,建立适合特殊螺纹接头强度及密封性的有限元模型,并通过室内气密封试验数据对有限元模型进行了验证和修正。以修正后的数值计算模型,对复杂载荷作用下特殊螺纹接头强度及密封性进行研究。结果表明:球面-球面密封结构随着轴向拉载荷逐渐增大接触压力下降较快,柱面-柱面密封结构基本不变。内压与轴向拉力复合作用时,副密封面为柱面-柱面密封,限制了内压引起的变形,所以主密封处接触压力变化不大。在密封面结构选择上,球面-球面、柱面-柱面的密封结构各有优势,应综合考虑接触压力和接触面积,选择不同工况下相对适合的特殊螺纹接头。随外压增大,由内压引起的变形减小,在一定外压作用下可减小由内压引起的齿部和管体上的等效应力,同时对密封性的影响较小。因此,适当的外压有利于提高管柱的性能。通过实验和数值模拟相结合的方法,研究了压裂工况冲蚀对一体化管柱的影响规律,得出压裂后管壁冲蚀磨损量,选取两个梯度,进行了冲蚀磨损对特殊螺纹接头强度及密封性研究。结果表明:在管壁冲蚀减薄18.15%的范围内,在生产工况和压裂工况研究范围内,特殊螺纹接头的接触状态发生改变,扭矩台肩处接触压力下降直致趋于0MPa,主密封面和副密封面接触压力从新分布,管体连接强度呈下降趋势,最大下降19.6%。在所研究井实际所受载荷下,冲蚀磨损后,螺纹接头强度和密封性仍能满足设计要求。本文的研究方法和研究结果可用于一体化管柱的强度和密封性分析,可为气井压裂投产一体化管柱的推广应用提供技术支持。