伊拉克Halfaya油田开采时间短,因油层压力下降导致开采率较低,所以采用注水来提高井压,从而提高其开采率。初期,在油层底部进行笼统注水,短时间内起到了一定的作用。随后,出现了注水窜层等问题。为了实现油层的有序开发,解决油层压力低带来的开采率低的问题,需要对油层进行分层注水,Halfaya注水管柱结构不同于国内常见的注水管柱结构,为保证注水工艺措施的有效进行,为石油开采提供保障,需要对管柱在整个注水工艺流程中的受力进行分析,为管柱结构设计和工艺设计提供参考。基于流体力学、弹性力学和微分几何曲线理论,分析管柱微元体的受力,根据欧拉梁理论,给出管柱受力微分方程,给出分注管柱轴向力、轴向位移、强度校核计算模型。基于套管壁对管柱支反力作用假设,给出管柱屈曲微分方程以及正弦屈曲、螺旋屈曲临界载荷公式;分析管柱中截面处、封隔器、伸缩节、卡瓦等对变量连续性的影响,给出了管柱上轴向力变量的边界条件的处理方法。运用ABAQUS软件对HS-1封隔器胶筒系统进行数值模拟,橡胶材料本构模型采用Mooney-Rivlin模型。分析发现:随着载荷增大,胶筒与套管壁的接触面积与接触应力持续增大,当接近坐封载荷时,胶筒内部应力分布不再是沿轴向中心对称,最大接触应力区域向下偏移;随着载荷增大,胶筒的变形加剧,接近坐封载荷时,下胶筒内部出现应力较集中区域,下胶筒将是最可能因疲劳损坏的部件;中胶筒摩擦力随着压缩矩呈幂函数线型增加,给出了中胶筒最大静摩擦力拟合公式,为后续管柱力学分析提供力学边界参考。基于分层管柱力学理论以及对变量的连续性分析,编制了分注管柱力学分析软件。将其应用于实际注水井力学分析,计算结果与现场测井数据对比,误差在合理范围内。运用自编软件对哈法亚注水井管柱力学分析发现:M325井所采用的分层注水管柱结构符合要求;只注上层的极限工况条件下,管柱可能出现屈服,存在安全隐患,其他工况条件,安全系数都大于1,管柱可靠;当注水泄漏时,下层注水100%和上层注水100%,部分管柱段可能出现屈服;M279井,忽略卡瓦后的分层注水管柱结构不合理。本文的研究成果为哈法亚油田注水管柱的设计及校核提供了技术支撑。