随着水平井钻井技术在石油钻井中的广泛应用,井眼弯曲对钻柱的受力与变形的影响也越来越受到普遍的重视。水平井全井井眼轨迹曲线形状是一条复杂的具有任意曲率和挠率的三维空间曲线,其弯曲形态极大地影响了管柱的受力状况和对后续的管柱力学的分析计算。本文采用三次样条插值法计算水平井、大位移井的井眼轨迹。应用这种方法,在水平井井眼轨迹计算时,在任意两个相邻已知测点之间,很方便地无限制的增加插值点,这样就很容易的计算出水平井任意井深处的井斜角和方位角。为了确定井眼轨迹的空间位置,建立三维直角坐标系即地理坐标系,对井眼中的每个节点用Simpson数值积分方法进行积分得到地理坐标,并利用三位绘图软件得到井眼轨迹的三维空间曲线图。井眼曲率是了解地层造斜特性、衡量工具的造斜能力、评价井身质量的一个非常重要的参数,使用微分几何学方法从数学上得出井眼曲率计算公式。结合井下几何关系,在计算井眼轨迹曲率半径的基础上,本文对水平井特定套管内的井下工具串的通过界限进行分析计算。杆管柱是油气钻采工程中最重要的下井工具。油气井杆管柱在充满流体的狭长井筒内工作,在各种力的作用下,处于十分复杂的受力、变形和运动状态。本文研究了水平井杆管柱的受力情况,建立了水平井杆管柱的软杆模型,求出了管柱在不同井段的摩擦阻力,并得出了管柱上提、下放过程的大钩载荷,为水平井开发和小修施工作业的顺利进行打下了基础。在得到管柱的轴向力后对管柱的轴向应力进行了计算,并最终得到了井下管柱的轴向变形。由于水平井井身结构特殊、地层砂更容易进入井筒内,并在井筒底部形成砂床,出砂严重时可能砂堵井眼,必须通过冲砂作业来恢复油井正常作业。本文对各种流态下的沉降末速度进行了分析计算,从而最终得到了球形颗粒在竖直井筒中的沉降末速。在固体颗粒浓度高时,颗粒的浓度对沉降末速的计算必然造成影响,沉降末速的计算公式就必需要考虑颗粒浓度。本文对干扰沉降时的沉降末速度进行了计算研究。水平井筒临界携砂速度计算模型有压裂支撑剂的最低水平携岩速度计算及连续油管钻井时水平井最低悬浮速度计算两种,结合相对较成熟的竖直井筒沉降末速,确定水平井筒临界携砂速度计算模型,计算最低悬浮速度,并求出最小泵排量,确定合理的冲砂排量。VB语言是从C语言发展演变而来的一种面向对象的程序设计语言。面向对象的程序设计方法将数据及对数据的操作方法封装在一起,作为一个相互依存、不可分割的整体一对象。利用Microsoft Visual Basic6.0开发环境编制了水平井管柱修井作业软件。该软件包含了三个主要的计算模块,第一个模块为井眼相关计算模块,第二个模块为力学分析计算模块,第三个模块为水平井冲砂洗井计算模块。水平井管柱修井作业软件将井眼轨迹的相关计算、管柱的摩阻计算以及水平井冲砂洗井计算整合在一起,这就为以后在这些方面的计算提供了方便的计算工具。