地热能是直接利用和发电等开发方式中最清洁和最丰富的能源之一。但是由于地热能的高温特点使得套管承受了较大的热应力作用,对套管的强度和使用寿命造成影响。套管失效问题是地热开发过程中所面临的一个重大难题。地热井套管失效形式主要表现为变形、错断和腐蚀等问题,而多种套管失效问题给地热安全生产造成了很大的困难。因此本文对地热井套管失效问题进行研究,为地热井套管失效问题的防治提供理论依据。本文通过对国内外文献的调研,将地热井套管管柱力学问题从理论和数值模拟两方面进行了研究。通过对地热井生产过程中套管的受力情况进行分析,建立了地热生产过程中套管受热应力影响的物理模型,随后对物理模型解析,找到热应力的影响因子,对后续的模拟提供理论依据。建立了套管-水泥环-地层有限元模型,主要研究工作及相关结论如下:(1)首先对国内外文献和国内已有资料进行调研,同时对国内各油田套损井为研究对象,找出套管失效的影响因素,包括失效类型,失效时间,失效层位等,随后分析失效原因。(2)针对地热井套管高温的特性,热应力的定义进行说明,随后研究套管传热的方式,整理并推导热应力的表达式,对井筒传热规律进行物理建模分析,从流体,套管材料,水泥环,地层等多方面分析井筒传热物理场,为有限元模型的建立和模拟分析过程提供良好的理论指导。(3)将套管-水泥环-地层模型进行约束,添加边界和载荷,使得模型能够切实反应套管在地层中的受力状态,随后使用大型有限元分析软件进行模拟分析,通过三种温度的转变可知,套管上热应力的大小与温度成线性关系,由高温引起的热应力在径向收到水泥环的约束作用后,轴向应力叠加,最后引起套管失效。(4)通过有限元分析软件可以看出,沿套管轴向叠加的热应力会引起套管轴向的形变,而轴向的形变量最终会引起井口的抬升,对工程施工和生产造成影响。