在固井系统中出现固井失效的问题逐渐受到科研者们的关注,固井完整一般会提高油井的生产效率和使用效率。通常在固井中水泥石是最为重要同时也是最容易出现破坏的部位(固井失效一般为水泥环发生塑性形变或者屈服破坏),水泥石的破坏一般受井下复杂应力的作用和腐蚀破坏较多;在国内外已经有大量学者做了水泥石防腐蚀破坏的研究,但是在水泥环、地层和套管材料参数影响固井系统质量方面研究较少,仍然处于初步探索阶段。本文通过三轴压缩实验模拟井下力学环境,从而研究固井水泥石的力学行为,在不同围压环境下水泥石表现出不同的峰值强度和残余强度,再结合统计损伤模型研究水泥石的塑性软化。最后通过大型的商业软件comsol建立固井系统模型(套管-水泥环-地层模型),通过套管、水泥环和地层的材料参数变化进行敏感性分析。(1)通过做不同围压下水泥石的三轴压缩得出相比有围压作用下水泥石的轴向应力有明显的增强。在有围压作用时,峰值前的塑性阶段明显延长,并且水泥石的塑性开始出现强化,其中最为突出的是水泥石的偏应力和轴向应变都有显著的增加,并且伴有水泥石残余强度。在有围压作用下,水泥石应力-应变曲线的弯曲程度明显有所减小,在上升阶段也变长并且曲线的斜率增加(弹性模量变大),对于三轴试验曲线与轴向应变所围成的面积有成倍的增加,这个过程中消耗的能量也会增加。(2)从细观角度分析了水泥石的裂纹以及从不同角度定义水泥石损伤变量,建立水泥石的统计损伤模型。(3)通过comsol商业软件建立套管-水泥环-地层模型,在一定内压下变化材料参数对水泥环塑性形变的影响,经过不同参数变化探讨水泥环的塑性形变的变化,筛选出对水泥环塑性形变影响较大的参数。(4)本文采用层次分析法通过水泥环弹性模量、水泥环泊松比、水泥环内聚力、水泥环内摩擦角和水泥环密度;套管弹性模量、套管泊松比和套管密度;地层弹性模量、地层泊松比、地层内聚力、地层内摩擦角和地层密度作为水泥石质量综合评价指标;通过层次分析法筛选出水泥环弹性模量、水泥环泊松比、地层弹性模量和水泥环内聚力参数对固井系统中水泥环塑性形变影响最大;并且与数值模拟分析结果一致。