近两年来,由于原油价格降低及经济下滑,全球油气产业遇到了前所未有的挑战,页岩气几乎把全球推向了一个新的能源时代,然而在页岩气开采过程中,由于页岩岩石性质和矿石成分复杂,脆性矿物组成比例高,压裂作业实施中压裂所用液体积大等特点,经常导致地层产生脆性开断而生成网状岩体裂缝,此时套管承受了水泥环、页岩和孔隙压力的不均载荷,从而使套管受到挤压、剪切和弯曲载荷的作用,导致套管发生损坏或者失效影响页岩气的正常生产。因此研究页岩气井压裂工况下套管的失效因素以及预防、治理措施对保障页岩气井持续顺利生产及套管安全尤为重要。本文针页岩气井压裂工况条件下的套管工作状态做了以下研究工作。首先,对套管的受力情况以及失效模式进行了分析、总结,并给出了套管可靠性评价方法;其次,对压裂过程中出现的地层裂缝情况下套管进行数值模拟分析,主要研究地层裂缝、套管所处地层深度下的套管内壁所受应力强度,得到了套管内壁沿地层裂缝方向的受力强度变化云图,套管截面径向位移曲线及椭圆度;再次,针对体积压裂过程中页岩岩石性质及矿物组成多变,矿物脆性比较高,使得地层表现出不稳定的力学参数的情况,分析了套管在不同岩石情况下以及不同水泥环质量下的受力强度,得到了套管在不同岩层参数下的受力云图、受力强度变化曲线,以及套管径向位移变化曲线;此外,还对水泥环偏心情况下套管的受力状态进行了分析,得到了不同偏心度下套管的受力强度变化曲线,云图,套管此时的径向位移和椭圆度;最后,基于可靠性理论方法,结合ANSYS有限元软件的Monte-Carlo随机模拟方法,对套管可靠性进行定量分析研究。通过判断套管各随机输入变量对套管可靠性影响程度的灵敏度,可以知道各个随机输入变量对套管可靠性的影响作用,这对以后的深井套管强度的可靠性分析具有一定的参考意义。