多级压裂技术是开发页岩气藏的关键技术之一,该技术通过人工为页岩地层施加能量,打碎地层,从而提高地层的渗流能力,将页岩气由吸附状态转变为解析状态,有效的实现了低孔低渗页岩气藏的增产改造。但是在多级压裂过程中经常出现套管变形的现象,严重影响了页岩气藏的压裂效果。多级压裂过程中的套管变形是伴随页岩气开发而出现的新问题,国内外对此问题的研究还不够深入,套管变形的原因尚不明确,因此,明确多级压裂过程中套管的载荷谱,找出影响套管失效的主控因素,对我国页岩气的顺利开发具有重要意义。本文在总结前人研究成果的基础上,结合室内实验和数值模拟,对多级压裂过程中套管的载荷进行了计算。首先,通过对现场水平井水平段的固井质量进行分析,建立不同水泥环形态下的有限元模型,研究固井质量对套管载荷的影响。其次,根据压裂液-套管-水泥环-地层之间的温度传导方程,计算了压裂过程中压裂液的温度剖面和套管的温度剖面,在此基础上,利用有限元软件计算了温度和压力共同作用下的套管载荷,将计算结果与只考虑套管内压的计算结果进行对比,验证了多级压裂过程中计算套管载荷时考虑热应力的必要性。对水泥石进行温度循环实验,测量其弹性模量与温度循环次数之间的关系,利用有限元软件研究了水泥石弹性模量对套管载荷的影响。最后,综合固井质量、热应力、水泥石弹性模量变化等因素,计算了多因素耦合条件下的套管载荷,将计算结果与现场实际进行对比,找到了影响套管载荷的主要因素。提出了多级压裂过程中预防套管变形的措施,为多级压裂技术的推广应用提供了支持。