低渗透油气藏储量占大港油田总储量的比重越来越大,在当前能源紧张的形势下,开发好低渗透油气藏十分重要。低孔低渗储层的开采大都具有能量不足的特点,单独以水平井提高储层钻遇率和增大泄油面积不能实现经济高效的开发,需要在完井过程中结合分段压裂措施进行增产改造。但是水平井分段压裂是一项世界级难题,其工艺技术难点在于分段压裂工艺方式的选择以及井下分隔工具与实际需求存在较大的差距。因此,急需对分段压裂完井工具进行改进设计、研发和配套集成应用,为非常规油藏的勘探开发提供完井技术支撑和保障。本文通过设计、理论分析、试验设计和计算相结合的方法,研究了水平井套管固井分段压裂工艺技术,国内对于该工艺技术的研究尚处于起步阶段。研究内容主要包括两大模块,分别为水平井套管固井分段压裂管柱的设计及力学分析,以及管柱配套工具的研究。围绕上述两个模块,主要开展了以下工作：对水平井套管固井分段压裂管柱进行了结构设计及受力情况进行分析。依据管柱设计原则,对分段压裂管柱的结构进行设计。研究了刚性压裂管柱入井的几何条件,解决了压裂管柱配套工具的直径或者长度设计不合理而卡在造斜段的问题。分析了压裂管柱下放过程中与井壁的受力情况,给出了压裂管柱的井口拉力、轴向力及摩阻力的计算公式,并进行了工程实例的应用,确定了下放过程中可能遇到的下放困难点。对套管固井分段压裂管柱的配套工具进行了研究,分别给出了各个配套工具的基本结构、工作原理及技术参数,并设计了工具的可靠性试验方案。建立了滑套球座与憋压球密封过程的力学模型。完成了固井滑套通径尺寸及节流压差的计算。研究了套管固井滑套密封性能。完成了内滑套在极端工况情况下的可靠性分析,确定了最佳材料。建立了球座与憋压球的非线性接触力学模型,分析了不同液压工况对球座及憋压球的等效应力及等效应变分布规律的影响,分析了最大应力值、最大应变值、最大弹性形变值及最大塑性形变值随液压的变化规律。研究了球座锥角对球座与球密封性能的影响,从而确定满足压裂施工要求的最合理的球座锥角角度。研究了套管固井滑套冲蚀磨损规律。建立了内滑套的流场模型,研究了流体流动特性与砂粒的冲蚀速率,分析得出冲蚀损坏的主要原因及关键失效位置。研究了受冲蚀磨损程度与压裂液排量、出口压力、含砂量以及砂粒粒径的关系。最后,对冲蚀磨损进行了量化计算,总结出了冲蚀深度与冲蚀时间的关系曲线,计算得出内滑套的安全使用时间。