储气库井循环注采工况条件下水泥环受到交变应力,使储气库井水泥环发生疲劳破坏,导致储气库井封固性变差。为保障储气库井的安全运行,对储气库井循环注采条件下水泥环应力应变规律的研究有重大意义。通过对水泥石进行单轴、三轴力学实验,得到水泥石的弹性模量、泊松比、抗压强度等力学参数。设计水泥石在不同应力水平、不同加载速率、不同围压下的循环加卸载实验,分析不同条件下的水泥石应力-应变规律,并建立循环载荷作用下水泥石的本构方程。应用ABAQUS软件对水泥石和套管-水泥环-地层组合体的应力应变进行模拟,进一步分析水泥石的应力-应变规律。三轴应力条件下水泥石的力学变形与单轴应力条件下水泥石的力学变形有明显的差异,主要表现为水泥石强度的增加和塑性变形的增大。胶乳等增韧材料能够改善水泥石力学变形能力,但水泥石力学变形特征、应力-应变曲线形状并没有改变。循环载荷作用下,水泥石的应力-应变曲线由不断向后延伸的滞回曲线组成,第一个循环周期曲线形成最大的滞回环、产生最大的塑性应变。随着循环载荷的持续作用,滞回环逐渐变小直到保持稳定的形状。循环载荷作用下水泥石的应力-应变曲线演化规律与应力水平、加载速率、围压大小有关。应力水平的提高、加载速率的增大促进了水泥石应力-应变曲线的演化,使滞回曲线向着水泥石的极限应变发展,最终导致水泥石被破坏。围压的大小对水泥石应力-应变曲线的变化规律影响不大。交变应力下,即使应力水平低于水泥石的极限抗压强度,水泥石仍会发生疲劳破坏。将卸载曲线最低点处的应变定义为累积塑性应变,累积塑性应变与循环加载次数成线性关系,水泥石的弹性模量、应力水平、加载速率、围压大小共同决定累积塑性应变的变化规律。