水泥环对于保护套管,封隔地层具有重要作用。在油气井作业过程中,水泥环完整性会受到破坏,失去密封性,而这直接关系到油气井安全生产和使用寿命。对井下高温高压条件下的水泥石力学性能展开研究,分析水泥环的失效机理,这对于保证深层水泥环完整性具有重要意义。针对水泥环完整性失效的问题,本文开展了以下内容:1.充分调研国内外研究现状,从水泥石力学性能,水泥石实验研究,水泥环失效力学分析模型和影响因素等方面,总结了国内外水泥环完整性研究的现状以及局限之处;2.制定实验方案,完成水泥石常温下的单轴和三轴试验,抗拉强度测试和循环载荷试验,高温下的三轴试验,以及循环载荷测试,分析水泥石力学性能和破坏特性;3.采用损伤力学的评价方式,对水泥石力学性能进行分析,并建立各向同性的水泥石损伤统计本构;4.采用FLAC 3D有限差分软件建立井筒模型,采用控制变量法研究影响水泥环完整性的材料属性,并采用损伤的观点评价井筒加卸载过程中的水泥环完整性,认为低弹性模量高强度高韧性的水泥更适合于长期的水泥环密封完整性;5.针对克深8-X井进行水泥环力学性能优化分析,认为降低弹性模量,提高泊松比、内聚力和内摩擦角有利于降低水泥环的损伤。