随着钻井技术日益完善和普及,大位移井和水平井在全世界范围内得到了广泛的应用,已经成为提高油田勘探开发综合效益的重要途径。然而,水平井的发展也面临着许多难题,由于井斜角大,裸眼井段长,摩阻的存在给套管的下入带来困难,同时套管在复杂的井眼中受力更复杂,因而在套管设计时需要全面分析套管在工程实际的受力状况,不仅要考虑摩阻的影响,还要考虑弯曲引起的附加轴向力、动载荷等多种因素综合作用下的影响。本文通过文献调研,在前人的基础上,建立套管在井眼中的受力和变形模型,并进行数值求解得到套管轴向力、侧向力的计算公式,通过边界条件和摩擦系数的选取可求得任一深度处的套管截面的摩阻和轴向力,并应用于工程实际进行验证,结果表明模型具有较高的精度,可用于轴向力的计算,为套管强度设计有效轴向力的计算提供重要的基础。套管强度受到多方面的因素的影响,主要体现在自身的制造缺陷的内部因素和非均匀外载、弯曲作用等外部因素的影响,大量的研究表明以上因素的作用下套管强度比理想套管的强度有所降低。本文通过有限元模型利用ANSYS软件对单一因素作用下的套管加载以分析其应力分布情况,以了解何种因素对套管强度影响更大。在ISO标准的套管抗挤强度最终极限公式基础上,充分考虑弯曲作用,提出了套管综合作用下的抗挤强度公式,并运用该公式和有限元法进行抗挤强度计算对比,结果表明该公式可用于计算。磨损是造成套管强度降低的又一重要因素,磨损的机理也多种多样,主要有钻杆和钻井液等因素的影响。套管下入后,由于工程需要继续钻进,钻杆在钻压的作用下发生弯曲,从而与套管发生接触产生摩擦；而钻杆在井眼的运动形式是多样的,因此套管各部位磨损程度也不同。大量的现场回收的套管表明,套管的磨损形式主要是月牙型磨损。本文采用White和Dawson磨损效率模型,并运用Johancsik提出的管柱模型计算钻杆作用在套管上的侧向力,通过磨损效率的选取计算套管磨损面积和磨损深度。月牙型磨损对套管的影响主要体现在套管的内壁不圆度和套管壁厚不均度的增加,通过月牙型磨损示意图,计算出内壁不圆度和壁厚不均度,对ISO终极状态套管的抗挤强度计算公式进行修正,修正后的公式计算结果和实验数值很接近,说明修正后的公式具有很高的精度。理论计算不能直观的给出磨损后的套管外载作用下应力分布状态,也不能反应套管变形过程。所以本文通过有限元方法,选取直径244.5mm壁厚11.99mm钢级P110套管钻杆接头直径为168mm与127mm建模,分别计算均匀外载套管不同的磨损度下的套管的应力分布状态,得到磨损后的套管最大应力和抗挤强度随磨损度的变化规律。套管下入后,由于非均匀地应力的存在,受到非均匀外载的作用。在非均匀载荷条件下的套管,其磨损位置与最大外载的夹角对套管内最大应力分布也有影响。分析表明：当最大地应力与磨损位置角度较小时,套管最大应力随磨损增大而增大的增幅不大；而角度大时,增大幅度很明显；非均匀在外载下的磨损套管,当磨损处于最小地应力方位时应力最大,套管设计时按最小应力与磨损在同一位置时才是偏安全的。以套管磨损位置位于最小地应力方位时的模型为对象,通过不断改变作用在套管上的非均匀外载的非均匀系数,分析套管最大应力随其的变化规律。结果表明：相同磨损度下非均匀系数越大,套管强度下降越大；相同的非均匀系数,套管强度随着磨损度的增大而下降；且刚发生磨损时套管强度下降幅度大,而后逐渐趋于线性降低的变化模式。