高温/高压油气井生产初期发生事故乃至报废的比例很大，稠油热采高温蒸汽吞吐井套管失效多发生在前三轮注汽阶段。井筒早期结构破坏既造成巨大经济损失，又严重破坏油田开发战略。论文将井筒温度作为工作载荷，针对井筒不同位置的结构特点，建立相应的力学模型和计算方法，揭示井筒结构完整性早期破坏机理。 外面没有固水泥或水泥胶凝不理想的自由段套管，测试和生产过程中高压油气的泄漏可直接造成套管内压过高而爆裂；而通过建立套管外密闭环空液体的温度、压力、体积解析计算方法，分析表明温度升高引起的环空压力变化很大，如果压力不能及时调节，会压毁套管。 将油气井井口、套管悬挂器、套管鞋、水泥环端面等位置作为结构缺陷，建立井筒局部结构模型，利用有限单元法编程计算，分析了井筒局部热应力特点。温度升高引起套管与水泥环界面产生的轴向剪应力，足以导致界面剪切破坏。为确定界面破坏范围，利用岩石力学的弱面强度理论，结合界面径向应力、套管端部约束条件等因素，建立了数值计算方法。结果表明，升温时界面轴向破坏只发生在局部范围内，不会向远处无限扩展。升温引起的套管轴向力推压悬挂器、地锚等井下工具，造成工具松动，埋下安全隐患。 针对结构完整的“套管-水泥环-地层”井筒段，建立轴对称平面应变模型，利用有限单元法，编程计算了温度循环过程中井筒的应力与变形特点。计算表明，高温可以使套管发生塑性变形；在升温过程中，套管外壁径向向外挤压，而内壁向内收缩；温度下降后，在套管-水泥环界面出现径向残余拉应力，引起套管体与水泥环的径向分离，出现间隙。界面间隙破坏了井筒结构的完整性，形成管外流体流动和压力传递通道。 对结构完整的“套管接头-水泥环-地层”井筒段，使用ANSYS软件，建模分析了高温循环过程中套管接头的应力与变形。计算表明，由于塑性变形的影响，降温后接头外壁与水泥环之间出现径向拉应力，引起水泥环分离，同时接头的螺纹啮合面之间产生径向间隙，造成密封失效。外面没有水泥环时，套管接头螺纹啮合面同样会出现径向间隙。接头螺纹密封失效造成套管内外连通，为流体窜漏提供通道，危害井筒安全。 研究成果为高温油气井套管损伤定量计算和提高井筒结构完整性提供了新思路。