近年来,随着以“高含硫、高压力、高产能”为特点的“三高”气田的大规模开发,井筒完整性越来越来受到人们的关注。为保证井筒的完整性,有必要对可能造成井筒完整性失效的因素进行安全评价,以便实施各种针对性的措施,将风险控制在合理、可接受的范围之内,达到安全高效开发油气田的目的。三高气井通常高含H2S、CO2,油套管的腐蚀环境较为恶劣。为了科学地预测服役寿命周期内油套管的腐蚀状况,本论文采用自主设计制造的高温高压材料损伤实验平台,模拟气井井筒实际腐蚀环境,开展H2S、CO2腐蚀环境中的电化学腐蚀速率测试和硫化物应力腐蚀开裂评价实验。研究了不同测试时间下的腐蚀速率,分析了腐蚀速率的时间效应,并利用数理统计方法建立了考虑腐蚀时间的腐蚀速率预测模型,为油套管安全服役寿命评估提供依据。按照NACE TM0177-2005标准中的双悬臂梁实验方法,测试了高含硫环境下材料的临界应力强度因子,并使用裂纹扩展失稳力学模型,分析了不同深度裂纹下临界应力强度因子对油套管抗内压强度的影响。以电化学腐蚀实验为基础,研究了考虑点蚀、基于时间效应的均匀腐蚀条件下的油套管强度计算模型。针对三高气井不可避免的环空带压问题,论文在前述研究的基础上,建立了考虑电化学腐蚀、环境敏感断裂力学行为的最大允许环空带压值计算模型,为环空带压井安全评价及管控提供理论依据。论文结合某三高气井实际井身结构、环空流体情况及环空带压状况,分析了不同腐蚀速率对套管强度影响,确定了最大允许环空带压值,并开展安全评价。由于短期腐蚀实验结果难以反映油套管长期的腐蚀行为,本文所开展的不同腐蚀时间条件下的腐蚀电化学腐蚀速率测定,以及所建立的考虑时间效应的腐蚀速率预测模型具有一定的创新性。鉴于现有的最大允许环空带压值计算模型仅仅考虑了油套管原始出厂API强度,本文推导了基于考虑腐蚀时间的腐蚀速率预测模型的油套管强度模型,并得到了考虑电化学腐蚀、环境敏感断裂力学行为的最大允许环空带压值计算模型。