在油气井钻井施工中钻杆是最容易产生故障及损坏的部分,钻杆的疲劳寿命及使用强度限制着钻井施工的工艺和施工进程。钻具在工况条件恶劣而且受力复杂的条件下,受到磨损、腐蚀以及非正常破坏时会加速钻杆的断裂、刺漏失效,钻具所处的工况条件,地质条件等因素的影响使钻杆的疲劳寿命难以预测,导致在设计钻井工艺及施工进程中难以有效控制钻杆的疲劳寿命,因此需要对钻杆的受力模型进行研究,得出合理的钻杆疲劳寿命计算模型并获得钻杆的应用疲劳寿命,指导钻杆的整体设计和合理的设计施工工艺。本文通过对钻杆的工况进行分析,建立钻杆在施工状态下的力学模型,获得在工作状态下井孔及钻机对钻杆的约束模型,通过解析法、有限元分析法和实验的方法对钻杆的疲劳寿命进行研究。本文通过对钻孔施工中钻具组件的运动状态、受力模型进行研究,建立钻杆受力模型的几何方程,平衡方程,并依据所建立的钻杆受力模型推导出在井壁约束状态下钻杆的弯曲应力计算公式,并获得井孔对钻杆的约束状态。基于Paris模型和Forman模型对钻杆杆体的疲劳寿命预测方法进行研究并推导油气井用钻杆疲劳寿命预测公式;在此基础上研究其疲劳寿命,得出了钻杆杆体部分在有初始裂纹时的疲劳寿命。本文利用三维软件对所要仿真的模型进行建模,用有限元软件对油气井用钻杆进行静力分析,以及疲劳寿命的分析,其中利用有限元分析法主要研究螺纹部分的受力和疲劳寿命,经分析获得钻杆的最大应力和最小疲劳寿命处在公螺纹的螺纹根部。经理论分析与仿真研究,钻杆杆体在运输等碰撞条件下产生最多的1mm以下裂纹时钻杆最小疲劳寿命是5.25×10~6,螺纹在不考虑裂纹条件下疲劳寿命为5.1×10~5,钻杆杆体疲劳寿命在有常见裂纹尺寸条件下是螺纹部分的10倍。基于钻杆疲劳寿命实验系统和所研究的钻杆约束模型进行实验研究,得出钻杆在实验室模拟的疲劳寿命,并解析法和仿真方法获得的疲劳寿命进行对比研究,理论分析和实验证明所研究钻杆的最小疲劳寿命发生在公螺纹根部。该论文有图40幅,表4个,参考文献48篇。