“三超”油气井油管柱工作期间的力学行为研究有助于延长油管柱服役寿命,本文针对油管柱安全服役问题,在国内外大量文献资料调研分析和塔里木油田某超深井现场资料的基础上,对“三超”油气井油管柱的屈曲行为、振动力学行为以及服役期间油管接头螺纹应力分布三个方面的问题进行研究分析,目的是为了能够预测油管柱在工作期间的力学行为与损伤状态,为我国“三超”油气井油管柱的设计和使用提供科学的分析方法和定量的理论数据,同时能够避免油管柱的失效所造成的损失与危害。本论文主要研究工作和所取得的主要成果及认识如下:(1)在对国内外大量文献资料和前人推导出的经典的理论公式整理和总结基础上,建立了带有封隔器油管柱在五大效应(活塞效应、鼓胀效应、摩阻效应、温度效应、螺旋屈曲效应)影响下产生形变的数学—力学模型。(2)建立了“三超”气井全井段的油管柱屈曲-接触的有限元力学模型,针对塔里木油田某超深气井的油管柱屈曲行为进行了系统地分析和研究,所建立的有限元模型可以对油管屈曲形态进行完整地、定量地研究与分析,为油管柱屈曲形态、摩擦损伤失效分析以及其预防措施等提供了可行的分析方法和定量的理论数据。(3)建立了全井段超深气井的原始油管柱与改进后油管柱的动力学模态分析的有限元模型,分析了两种结构油管柱前15阶的振型以及其固有频率,为预防共振、预测振动形态提供了理论依据。(4)建立了原始油管柱与改进后油管柱的瞬态动力学有限元模型,基于ANSYS软件编写了 APDL程序,分析了全井段油管柱随时间变化的轴向力、Von Mises应力、安全系数、屈曲形态,同时研究了 2种油管柱结构在中和点附近不同位置的纵向振动位移、速度、加速度与轴向力随时间的周期性变化关系,对比分析了2种油管柱结构的振动特性,为优化油管柱结构设计提供了可行的分析方法。(5)建立了 3种尺寸的BEAR型号的油管接头螺纹的有限元力学模型,结果表明:在内压、外压以及轴向力的影响下,油管螺纹的应力集中主要发生在螺纹扣的扣跟位置,提高油管钢级可以预防油管螺纹表面发生塑性变形,同时提高油管接头的安全系数,为油管接头螺纹的使用与设计提供定量数据。