井筒内的管柱系统是石油工业中常见的一类管柱结构,由于结构超细长,运动受限于充满流体的狭小井筒内,在多种载荷作用下易发生横向振动失稳,与井筒发生激烈碰撞,给管柱的正常作业带来安全隐患。在前人研究的基础上,本文将输液管横向振动研究中的研究思路与方法运用到井筒内管柱结构横向振动的研究中,以石油钻采中抽象出的管柱系统为研究对象,综合考虑管柱本身重力、井底作用力、管柱内外流体的压力以及与管柱间的相互作用力,建立了井筒内流固耦合阶梯管柱系统的横向振动控制方程。以两种特殊的井筒内管柱系统——等截面管柱和单阶梯管柱为例,首先分别采用伽辽金法和有限单元法将管柱系统横向振动方程离散为常微分方程,然后利用Bolotin法研究底部轴力分别为常值和随时间简谐变化的波动值两种情况下,管柱内流体流速与密度、管柱底部轴力、管柱长度以及井筒直径对系统稳定性的影响。结果表明:当底部轴力为常值时,管柱内流体流速与密度、管柱底部轴力、管柱长度以及井筒直径对等截面管柱和单阶梯管柱稳定性的影响相同,即增加管柱内流体流速与密度、底部轴力和管柱长度会降低系统的稳定性,而增加井筒直径会提高系统的稳定性。当底部轴力为波动量时,增加轴力的平均值和波动幅值、井筒直径时,等截面和单阶梯管柱系统的稳定性降低;增加流体流速与密度、管柱长度时,等截面管柱系统的稳定性增加,而单阶梯管柱系统的稳定性降低。在井筒内阶梯管柱系统横向振动研究的基础上,将该理论与方法应用到自喷采油和简易油套分采管柱系统横向振动的稳定性研究中。研究表明:对于自喷采油管柱,增加管柱内流体流速和井底压力,系统稳定性降低,而增加环空液垫高度与密度,系统的稳定性增加;对于简易油套分采管柱,增加下部油层压力和环空流体流速,系统稳定性降低,而增加管柱内流体流速和上部油层压力,系统的稳定性增强。