我国油田当前的套管损坏形势非常严峻，套损问题已成为油气生产的瓶颈，其损失十分巨大。油田复杂的地应力条件是导致套损的根本诱因之一，而关于套损的实时监测研究则是极具挑战性的科技难题，在国内外均为空白。本文在理论分析和室内试验的基础上，完成了以下主要工作： 1.复杂地应力条件下套管—水泥环—地层组合体受力分析基于多层组合厚壁圆筒理论，建立了新的套管—水泥环—地层组合体弹塑性力学模型，研究了均匀、非均匀地应力及椭圆形水泥环条件下的套管受力特点，分析了水泥环形状、缺陷、力学参数对套管外挤载荷的影响规律。用解析的方法证明了水泥环的理想性能应为高强度、低刚度，为新型油井水泥研发提供了新的思路和理论基础。提出了根据地层力学性质优选水泥的工程实用方法。 2.复杂地应力条件对定向井套管受力的影响在坐标变换基础上，导出了定向井井壁应力分布表达式，建立了新的定向井套管应力计算三维弹塑性有限元模型，研究了复杂地应力条件对定向井套管受力的影响规律。结果表明：地应力条件、地层力学性质以及井眼轨迹对套管所受峰值应力有着重要影响。各种组合条件下，均存在最佳井眼轨迹。 3.岩石力学性质正交各向异性试验与应用研究通过室内试验，验证了岩石力学性质在垂直井轴平面上各向异性的存在。应用复变函数方法和叠加原理，推导了岩石正交各向异性条件下，井壁围岩应力分布的计算公式，研究了岩石各向异性条件下套管应力的分布特点。结果表明：岩石力学性质各向异性使井壁围岩应力及套管应力呈现非均匀分布规律，且应力极值增大。 4.套管损坏声发射实时监测试验研究首次建立了套管损坏声发射实时监测先导性模拟试验装置，进行了模拟套管和实际套管损坏过程的声发射实时监测试验，揭示了套管损坏过程中声发射信号的基本规律。结果表明：套管损坏变形过程与其相应的声发射信号间有明确的对应关系，利用声发射信号即可大致判断套管的变形情况。首次提出了套管损坏过程声发射信号三阶段理论，为套管损坏过程的声发射实时监测奠定了理论与试验基础。