近年来随着页岩气藏的大规模开发,在水平井多级分簇压裂过程中套管损坏问题频繁出现,给后续压裂施工造成一系列问题,甚至减少压裂段数,降低了单井产能。虽然国内外许多学者已对压裂过程中套管损坏的问题进行了一系列的研究分析,提出了压裂过程中套管损坏机理,但是没有结合页岩气井大规模多级分簇压裂的特点,没有考虑到压裂过程中多种因素的相互影响,所提出的套管损坏机理存在较大的局限性。本文在广泛调研国内外文献的基础上,分析压裂过程中套管变形损坏发生的位置、时机以及变形形态,以研究压裂过程中井筒温度分布和基于Weibull分布的统计损伤页岩本构模型为基础,建立了页岩气水平井多级分簇压裂过程中热-流-固三场耦合的数学模型,并利用有限元方法进行求解,分析压裂过程中各种影响因素对套管-水泥环-地层组合体受力的影响,确定页岩气水平井压裂过程中套管损坏的机理并提出相应的防治技术措施。研究结果表明:压裂过程中压裂液与套管内壁的摩擦生热量不能忽略;压裂过程中套管内壁温度在20min左右时几乎降低到压裂液温度,20min后套管温度下降幅度趋于稳定;水平段跟端套管在压裂过程中温度变化最大,产生的热应力也最大,其抗挤强度降低最大,最容易被剪切变形;页岩储层宏细观损伤发育,低强度的层理面导致页岩强度呈现各向异性,且取心角为30°时轴向抗压强度最低;基于Weibull分布的统计损伤本构模型能够较好地模拟真实岩心在外力条件下的变形情况,且地下受压地层损伤因子随应变线性增加;非均匀地应力、页岩地层损伤、井筒温度变化和泵压对套管所受有效应力影响较大;页岩气水平井多级压裂过程中随着压裂进行,靠近跟端地层出现应力集中,且越靠近跟端应力集中越严重,跟端部分套管优先变形损坏;水平井由趾端向跟端压裂过程中,泵入地层的压裂液和地层由于温度变化产生巨大的热应力被超低渗页岩阻挡造成在跟端逐渐积累;提高水平段靠近跟端部分套管强度可有效降低压裂过程中套管损坏机率。本文的研究结果为页岩气水平井压裂过程中跟端附近套管损坏提供了理论依据,同时为页岩气水平井压裂过程中维持井筒完整性提供了指导。