在页岩气藏开采中,多级分段压裂技术是增加页岩气水平井单井产量的关键技术之一,该工艺利用水压将页岩层进行分段压裂,形成人工裂缝,使人工裂缝与天然裂缝沟通,形成缝网体,从而提高储层流体的流动能力,达到增产的目的。但在多级分段压裂过程中常常出现套管变形的情况,极大地影响了页岩气井的压裂效果,因此研究多级分段压裂过程中套管变形的机理及其主要影响要素,对我国页岩气的高效开发具有非常重要的意义。在前人研究的基础上,本文利用室内试验和数值计算相结合的方法,对多级分段压裂过程中的套管应力进行了研究。首先,经过分析现场页岩气水平井水平段的固井质量情况和套管磨损情况,分别建立不同水泥环缺失形态和不同套管磨损形态下的有限元模型,研究固井质量和套管不均匀磨损深度对套管应力的影响。然后,结合水泥石的热交变循环实验,研究不同排量下,水泥石弹性参数与热交变循环次数之间的变化关系,再利用有限元软件探究热交变循环次数对套管应力的影响规律。论文综合考虑固井质量、套管磨损、热应力等因素,研究了多因素耦合条件下套管的受力情况,并将理论分析结果与现场实际情况进行了对比,明确了套管变形的机理及其主要影响因素,可为页岩气水平井分段压裂过程中套管变形控制提供参考依据。