大部分油气井在实际钻井中最终形成的井眼轨迹不可能完全按照设计轨迹钻进,而且在压裂改造过程中会使套管处于复杂的力学环境中,套管的剩余强度也会随之发生改变,出现套管变形损坏问题。因此,开展三维弯曲井眼中压裂套管强度安全性分析及实验台设计,为套管结构设计及后续施工参数控制提供依据。考虑三维弯曲井眼轨迹曲线的空间几何特性,考虑测深、井斜角、方位角的影响,利用空间五次PH曲线具有连续单位切矢和有向曲率、不需迭代计算等优点,利用Bézier多项式插值优化计算模型和算法,依据确定的空间四点,准确反演计算得到其中间的空间参数,建立井眼轨迹解析函数,生成井眼轨迹曲线。在此基础上,考虑井眼轨迹、套管结构、压裂施工要求,考虑套管自重、浮力、内外压力、温度载荷以及流体摩擦阻力作用,开展压裂套管轴向载荷分析,建立微元段压裂套管轴向载荷力学模型,计算微元段套管所受轴向力。应用Lame厚壁筒理论分析内外压作用压裂产生的环向应力与径向应力,分析轴向力产生的轴向应力,分析弯曲载荷产生的剪切应力,利用第四强度理论计算三维弯曲井眼不同井深处压裂套管在复杂三向应力状态下的强度安全系数。为测试套管的抗弯强度,根据四点弯曲测试理论,设计了一种专门针对套管的四点弯曲实验台,对关键零部件固定夹具静态性能进行有限元校核计算。结果表明:使用空间五次PH曲线插值法,在已知测点之间进行任意个点的插值计算,得到的井眼轨迹比三次样条的误差小;经过实例计算压裂套管的轴向载荷最大处在井口位置,三向应力最危险处为狗腿度最大位置;设计研发了一种专门测量套管抗弯强度的四点弯曲实验台。研究结果为三维井眼轨迹描述、压裂套管强度安全性分析和控制压裂施工参数提供依据。