大规模体积压裂具有排量大、泵压高的特点,压裂过程中,大量低温流体注入,引起套管的温度变化,从而产生热应力,对套管的强度安全造成很大影响。因此,本文以射孔段套管为研究对象,考虑温度场与应力场的耦合作用,分析射孔段套管的力学性能。对射孔段套管热应力的研究,首先进行了射孔段套管温度场分析。根据热力学第一定律和热传递基本理论,确立了合理的边界条件,建立了射孔段套管-水泥石环-围岩的三层导热模型,通过有限元分析软件对射孔段套管-水泥石环-围岩进行了温度场分析。在温度场分析的基础上,利用ANSYS有限元协同仿真平台进行了射孔段套管-水泥石环-围岩系统温度场与应力场的耦合,得出了热应力分布结果。最后,进行了射孔段套管热应力影响因素的分析与研究,应用控制变量法,建立不同属性的有限元模型,分析了水泥石环几何特性与物理特性对射孔段套管热应力的影响。结果表明:压裂施工过程中,射孔段井筒的温度分布沿径向及环向均存在不均匀现象。套管热应力约为套管材料屈服强度的38.3%,水泥石环热应力约为水泥石环材料屈服强度的55%。最大热应力点均分布于孔眼水平轴线的两侧,若孔眼处出现微裂纹,则向横向扩展。地层的位移变化方向指向井筒中性轴,对套管有挤压作用。水泥石环厚度的增大对水泥石环本身的热应力有降低作用,却对套管热应力表现为增大趋势。因此,为了降低套管热应力,保证套管的强度安全性,在水泥石环强度安全的前提下,优选水泥石环厚度为25~30mm。水泥石环的材料属性中,弹性模量对热应力的影响最大,泊松比对热应力的影响最小。