油气井固井注水泥作业主要目的是要凝固成水泥环,用来支撑和保护套管封隔地层。但是在油气井钻井和油气井的开发过程中,套管外水泥环要受到套管内的压力、地层岩石的围压以及温度应力等作用,这些外力经常会对套管外水泥环的封隔作用产生负面效应,导致套管外水泥环不能有效保护套管。另外,在固井的过程中,固井质量不合格的情况经常发生,比如水泥环的缺失,水泥环在第一和第二界面胶结质量不好以及水泥环的性质和厚度不合适等,这些都会使套管受力发生变形以致损坏,减少了套管的使用寿命,严重时整个井甚至报废。本文以单口井作为研究对象,建立平面应变力学模型,假设研究截面套管与地层之间的环空中有1/4未被水泥充填,采用有限元软件ANSYS模拟套管的变形过程。通过运用先进的计算机辅助工程(CAE)的方法,对水泥环缺损、水泥环不居中以及水泥环的性质对套管承载能力的影响规律进行了研究,提出了固井质量差导致套管损坏的基本机理以及针对水泥环性质,厚度,水泥环形状以及水泥环缺失等情况提出所采用的相应措施,对现场的工程实践具有一定的实际指导意义。