我国陆地油田大多已进入中后期开采,由于油气田的剩余油绝大部分分布在薄差层,因此加强薄差层的开采已成为油田持续发展的关键。精细分层注水、采油是开采薄差层油气资源的重要手段。其管柱结构、工艺流程越来越复杂。相比以前的管柱,精细分层注采管柱面临注入压力高、封隔器位移要求精确控制等问题,已有的管柱力学理论、分析方法难以满足生产实际的计算需求,因此有必要深入分析精细分层注采管柱的特点,建立适用于精细分层注采管柱的力学模型和分析方法。基于流体力学理论、弹性力学理论和微分几何曲线论等,推导管柱在三维弯曲井中的流体压力、温度及受力分析的基本方程。给出三维曲井井眼轨迹的几何描述,利用三次样条插值法给出井斜角、方位角随测深变化的分段函数。给出管柱全局坐标的计算公式。建立精细分层注采管柱内流场、环空流场的压力计算方程,推导流体对管柱作用力的计算公式。建立温度分布的计算方程,给出热应力的计算公式。分析管柱微元体的受力,基于空间梁理论,推导出管柱微元体的平衡方程、几何方程和本构方程。引入管柱与井壁相互作用的基本假设,建立精细分层注采管柱非线性屈曲微分方程,基于伽辽金法和非线性尺度法分别获得管柱正弦屈曲和螺旋屈曲状态的构型,获取管柱正弦屈曲和螺旋屈曲的临界载荷。分析井壁支反力对管柱轴向力和扭矩的影响,增加管柱初始状态支反力大小和方向的假设,并假定管柱曲率挠率等于井筒,结合管柱屈曲临界载荷计算公式及屈曲分析的数学模型,建立管柱力学计算模型。研究常见精细分层注采管柱的类型及其结构,分析常见井下工具对管内流体压力、环空流体压力、温度、轴向力等变量的影响。构建精细分层注采管柱力学分析方法。给出精细分层注采管柱胶筒摩擦力、温度效应及鼓胀效应与轴向力耦合的处理方法。由于受力分析时需要知道封隔器胶筒与套管的摩擦力、锚的锚定力,以Y341-114型封隔器为例,开展封隔器胶筒与套管在不同坐封压力下的摩擦力测试试验,给出封隔器胶筒在不同坐封压力下与套管的摩擦力的值;以SLM-114水力锚锚爪为例,开展锚爪在不同压力下的锚定力测试,给出锚爪在不同压力下的锚定力的值。针对建立的管柱力学理论,基于相似理论,在管柱力学试验台上开展管柱模型的力学行为试验,将试验结果与理论分析结果对比,最大相对误差为4.9%,验证了管柱力学计算模型的正确性。将精细分层注采管柱力学分析软件规划为三大模块,即数据输入输出模块、数据库模块、计算模块,构造每一个模块中的结构,设计其功能。开发精细分层注采管柱受力分析软件并将其应用于实际的分层采油管柱、分层注水管柱,计算结果与生产现场的测试结果对比,误差在工程上可接受的范围内。