随着地层情况日益复杂，新型钻井技术的不断涌现，提高油气井的固井质量成为目前固井工程所面临的突出问题，也是提高油井寿命、稳产高产的重要措施。提高固井质量的根本途径在于优化水泥浆体系。大量的文献、资料表明：纤维能很好的改善水泥和混凝土的韧性和抗冲击性能。这就需要建立纤维水泥强度模型并进行纤维增强水泥的机理研究从而设计适用于油气井注水泥作业的纤维水泥浆体系。 本文以纤维水泥石单轴应力图分析为基础，利用细观力学理论和能量守恒的原理，分别建立了顺向纤维和短切乱向纤维增强水泥的抗压、抗拉强度模型；建立了顺向纤维增强水泥抗压强度、抗拉强度条件下的最优掺量计算模型；同时考虑短切乱向纤维效能系数的影响，建立了短切乱向纤维增强水泥抗压强度、抗拉强度条件下的最优掺量计算模型。 通过对纤维-基体界面的分析得出了纤维的临界长径比计算公式以及纤维在裂纹发展过程中被拉断、拔出的本构关系；并结合复合材料力学、断裂力学应力强度因子准则和能量释放率准则分析了纤维增强水泥石韧性的原理。利用镜相分析的手段，直观地证明了纤维水泥石受压和受拉破坏后以及射孔后，纤维对于裂纹发展所起的阻裂作用和桥联作用，增加了水泥材料本身的临界能量释放率Gc，使得纤维水泥石在钢钉枪射孔后孔内剖面比较完好；实弹射孔后可以保证得到完整的孔道；同时证明了不论裂纹发展方向与纤维长度方向垂直还是一致，纤维-基体界面对所经过的裂纹都起到了阻裂作用，验证了纤维水泥强度模型建立过程中用到的纤维-基体界面增强水泥石韧性的理论。 纤维水泥石抗压强度模型的实验结果表现出来的规律与理论模型所反映的规律是相符的；水泥石抗压强度随着纤维加量和纤维长径比的增加先增大后降低。 本文对纤维增强水泥的理论分析与实验研究为纤维水泥浆体系更好地应用于油气井注水泥作业提供了理论上的指导。