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为了研究压裂酸化、高压注水等高内压作业对水泥环的损坏机理，进行了水泥环套管地层组合体的高内压物理模拟实验，研究了高内压条件下复合体的应力应变特征，测定了水泥环在双向应力的作用下的应变值和破坏载荷，确定了水泥环破裂的应力条件；在实验基础上建立套管水泥环地层复合体高内压应力应变模型，模型考虑了套管的偏心、双向不等的地应力、套管水泥环地层轴向应力不一致等因素，分析表明水泥环在高内压下的张性破坏、套管偏心是高内压水泥环套管损坏的关键因素，提出了高内压条件下保护套管水泥环的建议。