高温高压井中井筒压力和温度变化较大，会给水泥环的力学性能带来严重影响。基于弹性力学多层厚壁圆筒理论，建立了耦合压力、温度的水泥环力学理论模型，研究了水泥环中径向应力和切向应力的分布规律。研究表明：持续套管压力值为10～50 M Pa且井筒温度变化值为－50～50℃时，水泥环总体上沿径向受压，沿切向受拉，二者最大值均位于水泥环内壁；井筒温度变化值一定时，水泥环中径向压应力和切向拉应力随持续套管压力值的增大而增大；持续套管压力值一定时，水泥环中径向压应力和切向拉应力随井筒温度的升高而增大，随井筒温度降低而减小；井筒温度升高会加剧水泥环的切向受拉失效风险，井筒温度降低却可能导致水泥环径向密封失效。因此，高温高压井应考虑井筒温度变化对水泥环应力的影响，建议采用低弹性模量水泥浆固井，并提高水泥环与套管和地层的胶结强度，以提高水泥环的整体力学性能。