随着石油天然气资源的开采深度不断加深,开采工艺日趋复杂,页岩地层井筒安全性、完整性问题成为了我们重点关注的问题,套管作为井筒完整性的重要组成部分,其密封完整性对油气井至关重要,套管一旦受损,将严重影响油气资源后期的开采并降低油气井寿命,基于此,本文对页岩气井套管受温度和地层耦合作用进行了如下内容研究:(1)建立了考虑温度应力的套管-密闭水-地层岩石组合体力学模型,分析了页岩气井压裂过程中的井筒降温和温度传递规律,对环空密闭水体在压裂过程特定温度和压力下的三相状态判断,计算了不同降温情况下环空密闭水体对套管外载的大小。(2)研究结果表明:压裂过程中井筒降温,密闭水体积收缩,压力不断减小,当套管内侧降温达40℃时,水压力低于气化压力,密闭水汽化,此后温度降低,组合体受力变化很小;温度降低过程中,密闭水压力逐渐减小,套管的周向应力大幅上升;页岩气井套管内侧降温达30℃时,套管的抗内压安全系数已经低于要求的抗内压安全系数,当套管位于井斜处时,强度将有所下降,组合体将发生抗内压失效。根据模拟计算结果,当固井胶结质量不好存在密闭水体时,为了保证套管不会发生抗内压失效,计算推荐了临界泵压值,且该计算结果与wellcat软件校核结果误差为4.3%。(3)对地层滑移引起套管变形的研究中使用有限元计算软件ANSYS WORKBENCH进行模拟计算,建立了三维套管-水泥环-地层组合体有限元模型,以P110套管为例计算了不同地层滑移量和不同水泥环弹性模量对套管外载的影响。(4)地层滑移对套管外载计算结果表明:随着地层滑移量的增加,套管和水泥环受力逐渐增大,当滑移量为0.1mm时水泥环屈服;在滑移量在0-5mm范围内时,地层滑移产生的剪应力未达到P110套管的屈服强度,套管安全;当地层滑移量为6 mm时,套管受到的最大应力达823.42MPa,针对P110套管,达到套管屈服强度时的临界滑移量为6mm;发生地层滑移时,采用低弹性模量的水泥体系,套管受力将有一定程度的减少。通过上述研究,进一步完善了对页岩气井套管失效机理的认识,对提高提高井筒完整性和控制套管失效提供了理论依据。