本文建立了水平多分支井井眼轨道设计三维模型,并以钻柱为研究对象,通过静力学平衡理论得到微单元的微分方程,建立了钻柱的力学模型,然后对钻柱进行力学分析与校核,保证钻柱在上提、下放和钻进等过程中安全有效的施工。通过对水平多分支井轨道设计的研究,得到了水平多分支井各段关键参数的计算方法;通过“斜平面”设计理论,得到了三维水平分支井眼轨道设计计算方法。采用了纵横弯曲梁理论,并分析了水平多分支井钻柱在井眼中的变形情况,给出了钻柱在横向均布荷载、横向集中力、端部力偶不同载荷作用下的挠曲线和转角计算模型,同时给出接触点判断条件。根据水平多分支井的复杂性和特殊性,综合考虑了钻柱的受力情况,以及钻柱与井壁的接触特点,建立了一套适合于水平多分支井钻柱力学分析的理论方法。通过对水平多分支井钻柱力学分析的研究,建立了钻柱的摩阻/扭矩模型以及其他力学参数的求解方法,并对主井眼和水平分支井眼在各种工况下钻柱的受力进行了分析,从而确保了各种工况下的钻具安全,实现安全快速钻进。为了防止钻柱在危险截面处发生破坏,对钻柱截面进行了应力分析,根据第四强度理论,得到了钻柱强度的校核方法。然后分别对水平段及分支井段钻柱的抗拉强度、抗扭强度、轴向载荷、屈曲变形以及摩阻扭矩进行了安全性分析,保证了水平多分支井成功钻达靶点和钻柱的安全施工。应用实例计算表明,本文通过对水平多分支井钻柱进行力学分析,力学分析结果对现场钻井具有重要的指导意义。