水平井分段压裂是一项世界级技术难题，主要技术难点是：井眼轨迹复杂，管柱起下困难，施工风险高；水平段有效分段困难，现场控制难度大等。针对水平井分段压裂中存在的问题，通过设计、理论分析、计算和实验研究相结合的方法，开展水平井分段压裂相关技术的研究攻关；重点解决水平井封隔器分段压裂工艺中存在的压裂管柱起下困难、管柱锚定问题、卡瓦式管柱易卡钻以及砂进工具内腔影响工作性能等问题。本文对水平井分段压裂工艺技术最新成果进行了系统分析，对存在的不足和出现问题的原因进行了深入探讨分析，研究了新型封隔器分段压裂工艺管柱，对水平井分段压裂工艺管柱进行了力学分析，并进行了实验研究，取得了一些新的研究成果：(1)综合研究分析了水平井分段压裂工艺技术的国内外技术成果，对目前国内外主要的六类水平井分段压裂工艺技术的研发历史、工艺原理、国内外基本试验应用及技术的优缺点进行了系统分析总结；这些技术分析为本文的研究提供了理论依据和研究方向。(2)研究了影响水平井分段压裂工艺失效的各种原因，利用故障树方法重点分析了井下工具失效的问题，通过故障树定性定量分析研究认为，井下工具的设计加工及选材是决定井下工具性能和分段压裂工艺有效性的关键因素。(3)研究了两类水平井多级封隔器分段压裂工艺管柱(不动管柱多级封隔器分段压裂工艺管柱和拖动管柱式封隔器分段压裂工艺管柱)，对封隔器分段压裂工艺管柱进行了ABAQUS有限元力学分析，力学分析结果为优化管柱结构设计和配套井下工具设计及选材等提供了强有力技术支持，提高了分段压裂工艺管柱的安全性和可靠性，进行了现场试验检验。(4)研究了扩张式长胶筒封隔器，并应用于水平井分段压裂分段封隔和管柱锚定，可以有效避免卡瓦式锚定工具卡钻和压裂后管柱解卡困难的问题；进行了扩张式长胶筒封隔器有限元力学分析和技术性能分析，通过力学分析优化胶筒结构。(5)对分段压裂配套工具防砂挡砂性能进行了实验研究，设计了具有防砂挡砂功能的水力锚和SPK344封隔器等工具，液体通过渗透性好，过滤精度高，保证工具各项性能指标和使用性能的同时，可以有效防止砂、垢等赃物进入工具内腔，大大提高压裂时井下工具的安全性能。(6)对主要配套井下工具进行实验研究，进行结构优化设计和理论计算，这些研究为保证水平井封隔器分段压裂工艺的安全可靠奠定了良好的技术基础。