水泥环失效是影响油气井完整性重要因素,在钻井完井及生产过程中,如果水泥环密封性失效,将影响井筒安全、环境污染及井的产能。套管内压变化和高温是影响水泥环完整性的两个重要因素。本研究运用有限元方法和理论分析方法,研究了套管内压变化和高温条件下水泥环的失效机制,讨论了套管性能参数、水泥环参数和地层参数等对水泥环失效的影响。通过井筒系统应力分布规律、径向位移等参数,建立了判别水泥环失效的方法。在ABAQUS中使用有限元模型分析法对三种不同类型水泥的应分布规律影响进行了研究,分析了水泥环杨氏模量,泊松比和内聚力等参数对水泥应力的影响规律。发现随着杨氏模量、泊松比和内聚力的增加,水泥在射孔区域的变形减小。基于弹性力学原理建立了高温条件下“套管-水泥环-地层”应力位移计算模型,讨论了套管参数、水泥环参数和地层参数对水泥环热应力的影响。结果发现最大的Von Misses热应力和圆周应力位于水泥外壁,而最大径向热位移和最大径向压应力出现在水泥环内壁。的影响,随着胀系数和杨氏模量的增加,水泥环的热应力增大。最后,通过拉伸破坏系数、剪切破坏系数和等应力破坏系数,建立了水泥环失效破坏准则,通过这些准则可以判断不同工况条件下水泥环的失效条件。研究成果可为水泥环密封完整性评价提供依据。