當(dāng)干水泥與適量的水混合成水泥漿后，水泥顆粒與水立即發(fā)生水化反應(yīng)，使水泥漿中產(chǎn)生以水硅酸鈣為主要成分的膠體，隨著水化作用的不斷進(jìn)行，膠體不斷增多，并逐漸聚集變稠。同時(shí)在膠體中產(chǎn)生形成水泥石的新化合物，逐漸在非晶質(zhì)膠體中開始呈現(xiàn)微粒晶體，并逐漸硬化，使水泥漿失去流動(dòng)性。在這一過程中，當(dāng)水泥漿開始變稠并部分失去塑性時(shí)，稱為初凝；當(dāng)水泥漿完全失去流動(dòng)性并剛能承擔(dān)一定壓力時(shí)稱為終凝。終凝完畢后水泥漿硬化成石。

在井下作業(yè)中注水泥塞是常用的工藝技術(shù)之一。注水泥塞的目的及用途主要有以下幾種：
（1）封閉已試油層上返新層試油，或進(jìn)行分層作業(yè)時(shí)的封堵非目的層。
（2）封閉底部水層； 
（3）找堵漏、找封竄、上部套管試壓等隔開封閉某一層段。
（4）堵塞報(bào)廢井及回填枯竭層位。
（5）出于安全目的的封閉層位（如封閉高壓層、有毒有害流體層）
（6）特殊情況下的封堵。

按注水泥塞位置來分有實(shí)心水泥塞及懸空水泥塞兩種。為節(jié)省水泥、和方便施工，一般情況下多采用注懸空水泥塞方法。
根據(jù)井內(nèi)壓力及施工工藝分為灌注法注水泥塞、循環(huán)法注水泥塞、擠注法注水泥塞（包括循環(huán)+擠注）、電纜/繩索倒灰法等四種方法。

（1）循環(huán)注水泥塞
這是目前油田應(yīng)用最廣泛的方法。是將配好的水泥漿泵入井內(nèi)循環(huán)頂替至預(yù)定位置，候凝固結(jié)，形成封堵。其施工步驟如下：
1).將注水泥管柱下至預(yù)計(jì)水泥塞底部,并循環(huán)洗井到井內(nèi)穩(wěn)定。
2).按設(shè)計(jì)配制好水泥漿后按前隔離液，水泥漿、后隔離液、替置液順序和設(shè)計(jì)量注入井內(nèi)。
3).將水泥漿替置到設(shè)計(jì)位置,此時(shí),管內(nèi)外應(yīng)處于平衡，上提管柱至預(yù)定水泥面以上1-3m
4).反循環(huán)洗井，洗出多余水泥漿。
5).起管柱至安全位置,坐井口、灌滿壓井液、關(guān)井候凝。
6).候凝一定時(shí)間后,探水泥面位置(深度)
7).按標(biāo)準(zhǔn)試壓檢驗(yàn)水泥塞密封情況.試壓方法根據(jù)不同的井況采用相應(yīng)的方法.
（2）擠注水泥塞操作程序
擠注水泥塞多用于封堵高壓層, 其施工步驟如下：
1).將管柱或封隔器/橋塞下至設(shè)計(jì)位置。
2).充分洗井后座井口或座封封隔器。
3).用清水試擠吸收性以壓力穩(wěn)定后計(jì)算，時(shí)間和擠入量
4).按試擠數(shù)據(jù)參數(shù)，擠入水泥漿量及替置量，并上提至反洗位置。
5).反洗井或正（反）擠入壓井液,關(guān)井候凝。
6).候凝一定時(shí)間后,探水泥面位置(深度)
7).按標(biāo)準(zhǔn)試壓檢驗(yàn)水泥塞密封情況.試壓方法根據(jù)不同的井況采用相應(yīng)的方法.
特別提示: 為了避免擠水泥過程中造成井下管柱固封及其它井下事故，所以在擠水泥作業(yè)中應(yīng)注意以下事項(xiàng)。
1）擠水泥前必須對(duì)目的井段以上的套管進(jìn)行試壓，試壓不合格則需下封隔器進(jìn)行保護(hù)。不能驗(yàn)證上部套管情況的,不宜使用擠注法注水泥塞。
2）擠注管柱必須密封,不得出現(xiàn)短路等現(xiàn)象,管柱結(jié)構(gòu)應(yīng)有詳細(xì)記錄。
3）根據(jù)施工要求加入一定比例添加劑,保證有足夠的施工時(shí)間。
4）擠水泥施工過程必須保證設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常。
5）井口承受擠入壓力和關(guān)井憋壓候凝不刺不漏。
6）出現(xiàn)問題后,可采用擠清水措施，將水泥漿稀釋推遠(yuǎn)。
（3）電纜/繩索倒灰法注水泥塞操作程序
倒灰法法注水泥塞是利用倒灰筒等工具將一定量水泥漿裝入筒內(nèi)，由電纜或鋼絲繩送至預(yù)定的注水泥深度處，通過電流爆破或機(jī)械撞擊等方法將灰筒打開，水泥漿流出,然后提出倒灰筒,置流在井筒內(nèi)的水泥漿候凝固結(jié)，形成封堵。
倒灰法注水泥塞多用于封堵要求不高,灰塞厚度較小的層段, 其施工步驟如下：
1).采用電纜/繩索+帶規(guī)環(huán)的碎削打撈籃通井至預(yù)定水泥塞底部以下。定位校深并標(biāo)定記號(hào).
2).配制水泥漿
3).將配制好的水泥漿灌入倒灰筒內(nèi)
4).用電纜或鋼絲繩送至預(yù)定的注水泥深度處，深度采用校深或標(biāo)定的記號(hào)深度.
5).將灰筒打開后提出倒灰筒
6).關(guān)井候凝。
7).候凝一定時(shí)間后,用電纜或鋼絲繩探水泥面位置(深度)
8).按標(biāo)準(zhǔn)試壓檢驗(yàn)水泥塞密封情況.
（4）灌注法注水泥塞操作程序
灌注法注水泥塞就是往井筒內(nèi)一定深度處灌注部分水泥漿，然后上提管柱至安全位置，關(guān)井侯凝的一種工藝方法，多用于夾層較厚、灰面要求不嚴(yán)格的井，是成功率最大的。其施工步驟如下：
1).將注水泥管柱下至預(yù)計(jì)水泥塞底部,并循環(huán)洗井到井內(nèi)穩(wěn)定。
2).按設(shè)計(jì)配制好水泥漿后按前隔離液，水泥漿、后隔離液、替置液順序和設(shè)計(jì)量注入井內(nèi)。
3).將水泥漿替置到設(shè)計(jì)位置
4).起管柱至安全位置,坐井口、關(guān)井候凝。
5).候凝一定時(shí)間后,探水泥面位置(深度) 
6). 按標(biāo)準(zhǔn)試壓檢驗(yàn)水泥塞密封情況.試壓方法根據(jù)不同的井況采用相應(yīng)的方法.
3.特殊情況下的注水泥塞方法
(1).對(duì)漏失層的措施
1)．填砂、填石子堵漏
2)．長纖維物混入水泥漿中防漏失
3)．云母片等規(guī)則雜物
4)．墊稠泥漿或粘稠劑物質(zhì)
5)．底木塞
6)．化學(xué)暫堵劑處理
(2).高壓井注水泥
1)．壓井
2)．對(duì)高壓低滲層、高壓高含水層等注水泥采用擠注工藝方法。要擠壓候凝
3).特殊情況下，可采用將水泥漿替到位后擠注，原地反洗出口控制壓力（裝油嘴），帶壓候凝。

式中
V———水泥漿用量，m³；
D.———套管內(nèi)徑，m；
H———水泥塞長度，m；
K———附加系數(shù)（1.5 -1.7），其取值原則是深井多取，淺井少取，井徑小多取，井徑大少取，水泥塞短多取，水泥塞長少取。

t=1.467 V（γ_水泥漿-1）
式中
V———水泥漿用量，m³；
t———干水泥數(shù)量，t；
γ_水泥漿———配置水泥漿密度，g/cm³。

Q=V×γ_水泥漿 - t
式中
Q———清水用量，L；
γ_水泥漿———水泥漿密度，g/cm³；
t———干水泥數(shù)量，t。

1）．井內(nèi)壓井液應(yīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，油套平衡。
2）．注水泥塞前，應(yīng)充分循環(huán)洗井，其作用是降溫除氣
3）．作好水泥漿與壓井液配伍性試驗(yàn)，采取調(diào)整壓井液或水泥漿性能來解決，以及考慮隔離液等。
4）必要時(shí)為了保證注水泥塞質(zhì)量，在調(diào)整好壓井液性能基礎(chǔ)上應(yīng)對(duì)水泥塞井段井壁泥餅油垢污物的清除及對(duì)套管的洗刷。

水泥的性能主要表現(xiàn)在其凝固過程中。影響因素除了其本身的礦物成分及物理性影響外，外部影響條件也很多，因此施工作業(yè)使用油井水泥時(shí)應(yīng)注意考慮以下因素。
（1）水泥礦物成分
要求得到不同凝結(jié)時(shí)間，一定強(qiáng)度及較好流動(dòng)性的水泥，水泥礦物成分是一個(gè)重要的參數(shù)。對(duì)于油氣井注水泥塞施工，應(yīng)選擇油井水泥，其成分基本能滿足強(qiáng)度、流動(dòng)性抗腐蝕等條件。
（2）水灰比對(duì)水泥性能的影響
水泥水化所需的水量是很難確定的，因不同礦物成分，不同細(xì)度、不同溫度、不同的混合材料和處理劑，水泥水化時(shí)所需的水量都是不同的，生成的水化物也是不同的。
水灰比的增加，水泥漿中膠體成分相對(duì)降低，漿體對(duì)水泥顆粒的懸浮能力也降低，自由水在水泥塞段或封堵層等中形成水帶，大大影響水泥塞質(zhì)量。
（3）溫度和壓力對(duì)水泥性能的影響
隨著井深增加，井下溫度和壓力也增加，水泥水化速度加快，水泥的水化物也發(fā)生變化，水泥漿（石）的性能也隨之發(fā)生很大變化。其中溫度的影響較壓力更顯著。
一般隨溫度和壓力的增加，都會(huì)使水泥凝結(jié)時(shí)間縮短，流動(dòng)度下降，水泥早期強(qiáng)度增加，由此造成水泥石強(qiáng)度降低，滲透性增加。因此，深井施工中要特別注意。

油井水泥的品種是有限的，為了滿足不同情況下注水泥塞作業(yè)施工及其質(zhì)量的要求，有時(shí)須配合各種外加劑填加劑來調(diào)節(jié)水泥性能。目前所用填加劑主要有緩凝劑、速凝劑、減阻劑、降失水劑、降密度劑、加重劑及防漏劑等。
1）.緩凝劑
對(duì)于深井或地溫梯度高的井，由于水泥漿凝結(jié)時(shí)間縮短，流動(dòng)性差，而施工時(shí)間比較長，常加入延長凝結(jié)時(shí)間（或稠化時(shí)間）的緩凝劑。
常用的緩凝劑有鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽（123）、酒石酸、葡萄糖酸鈣（鈉）、硼酸鹽、羧甲基羥乙基纖維素、磷酸鹽、磺化丹寧等。
2）.速凝劑
在淺井和井下溫度較低的注水泥塞或堵漏施工中，為了縮短水泥凝結(jié)時(shí)間及增加水泥早期強(qiáng)度，加入速凝劑。常用的速凝劑有氯化鈣，氯化鈉和硅酸鈉等。
3）.減阻劑
減阻劑的加入能改善水泥漿的流動(dòng)性，有利于水泥漿在低速低壓下進(jìn)入紊流狀態(tài)，提高注水泥質(zhì)量。例如在循環(huán)法封串中減阻劑的加入更為重要，常用的減阻劑有萘磺酸甲醛聚合物、木質(zhì)素磺酸鹽及鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽等。
4）降失水劑
降失水劑能防止水泥漿急劇脫水、改善水泥漿中微粒的數(shù)量和級(jí)配。常用降失水劑有羧甲基羥乙基纖維素、土般土及烷基磺酸鈉等。
5）降密度劑
井下有低壓漏失層時(shí)，注水泥時(shí)可能發(fā)生井漏，以引出更多的麻煩，因而常加入降密度劑，降低水泥漿密度。常用降密度添加劑有搬土、硅藻土，瀝青粉等密度小、吸水性強(qiáng)的混合材料。
6）加重劑
在有高壓地層情況下擠注水泥，常加入密度大的添加劑。主要有赤鐵礦粉、重晶石粉、鈦鐵礦粉和石英砂粉等高密度的惰性材料。
7）防漏劑
井下有低壓漏失層時(shí)，也可以加入與泥漿堵漏劑相同的物質(zhì)，也可用膠質(zhì)水泥漿。
常用添加劑有碎木片、樹皮、鋸木等纖維狀物質(zhì)，還有顆粒狀物質(zhì)如硬瀝青，塑料及珍
珠巖等，還有片狀材料如云母、玻璃紙片等。
選擇填加劑時(shí)還必須注意以下問題：
（1）在填加劑時(shí)，不僅要使水泥漿某項(xiàng)性能要求能達(dá)到要求，還應(yīng)考慮填加劑對(duì)其它性能的影響。如在使用緩凝劑時(shí)，往往使水泥早期強(qiáng)度下降；使用速凝劑時(shí)，往往使水泥漿流動(dòng)性變差，所以必須對(duì)水泥漿全面性能進(jìn)行檢查。
（2）填加劑品種的選選和用量的確定，事先應(yīng)作室內(nèi)試驗(yàn)，取得基本數(shù)據(jù)，以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。有些填加劑用量比例都有極限，超過此限，則會(huì)起相反的作用，應(yīng)引起注意。
（3）在選用填加劑時(shí)還應(yīng)注意施工條件。如用量過大或過于靈敏都會(huì)給現(xiàn)場(chǎng)施工帶來困難。

注水泥塞的特點(diǎn)在于要將相對(duì)體積少的水泥漿置于大的井眼中去，而流徑管道均比套管小，因此存在壓井液污染、摻混、升溫快、流阻大，壓差大易失水等一系列問題。
考慮注水泥塞的特點(diǎn)，注水泥塞時(shí)應(yīng)當(dāng)注意以下問題：
1．井徑資料，在裸眼注水泥塞時(shí)應(yīng)選擇堅(jiān)硬地層處，優(yōu)選一個(gè)規(guī)則井段，并在要求允許的范圍內(nèi)。
2．掌握準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)量與記錄量，認(rèn)真計(jì)算水泥、水、添加劑和頂替量，使用足夠量的隔離液，尤其實(shí)際施工記錄量要準(zhǔn)確。水泥量的附加數(shù)要求考慮注替過程中被稀釋，摻混或污染影響水泥塞質(zhì)量問題。
3．要求水泥漿均勻程度和流動(dòng)性能好。
4．嚴(yán)格施工程序，認(rèn)真執(zhí)行操作規(guī)程，防止掉落事故及各類事故。

    1998年5月10日，某作業(yè)隊(duì)在齊108-16-18井進(jìn)行注灰作業(yè)施工。該井的基本數(shù)據(jù)是：套管外徑為∮177.8mm，人工井底為1320m，欲封堵井段為1250~1306m，封堵后生產(chǎn)井段為1149~1190m，設(shè)計(jì)灰面位置為1220m。因該井兩個(gè)井段漏失嚴(yán)重，故采用打橋塞碰壓注灰工藝（設(shè)計(jì)橋塞位置為1240m，碰壓閥下在橋塞上部20m處，預(yù)計(jì)灰塞厚度20m）。該作業(yè)隊(duì)首先進(jìn)行通井，通井合格后，按設(shè)計(jì)要求下注灰管柱，打橋塞完成在1240m，進(jìn)行正注灰漿0.5m3，打清水碰壓后上提2根管柱候凝。當(dāng)候凝10h后，上提油管發(fā)現(xiàn)遇卡，在500KN范圍內(nèi)反復(fù)活動(dòng)解卡無效，造成“插旗桿”事故，后轉(zhuǎn)大修。
    案例提示：注灰施工前，要查清井的各項(xiàng)資料；施工準(zhǔn)備要充分；下管柱必須通井后再施工；候凝時(shí)必須將油管鞋提到設(shè)計(jì)灰面100m以上；關(guān)井后，確保井口密封。

注水泥塞（作業(yè)監(jiān)督應(yīng)注意）
1．按設(shè)計(jì)要求安裝好井控裝置。
2．用設(shè)計(jì)要求密度的洗（或壓）井液洗（或壓）井合格后才能進(jìn)行施工。
3．進(jìn)出口管線試壓合格，并每間隔10-15m用地錨并加墊軟物固定牢靠。
4．井口密封可靠。
安全要求：
1．配灰時(shí)，抓牢刺槍，防止因泵壓大造成刺槍飛起傷人；
2．配灰時(shí)，操作人員穿戴勞保用品；
質(zhì)量要點(diǎn)：
1．注灰管柱深度、油井水泥、水泥添加劑、淡水應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，管柱應(yīng)按設(shè)計(jì)試壓合格；
2．注灰前應(yīng)用清水（或壓井液）洗井脫氣一周以上，直至出口無氣泡；
3．全部施工動(dòng)力設(shè)備必須能正常工作才能注灰；
4．所配水泥漿密度達(dá)到設(shè)計(jì)要求；
5．水泥漿前后要注入淡水作隔離液。
6．灰漿頂替到位，反洗時(shí)要待殘余灰漿返凈，如果未返灰漿要認(rèn)真核實(shí)洗井液量及出口返出量數(shù)據(jù)，確認(rèn)管柱以上液面均無灰漿方可；
7．施工時(shí)間控制在水泥漿稠化時(shí)間70％以內(nèi)。
8．候凝管柱應(yīng)符合施工設(shè)計(jì)要求，管柱應(yīng)上提至最上面一個(gè)油層射孔段以上50米；
9．關(guān)井候凝時(shí)間達(dá)到設(shè)計(jì)要求后才能探灰面；
10．探灰面時(shí)加壓20KN，反復(fù)探兩次，確認(rèn)灰面深度合格后應(yīng)上提油管至原候凝位置進(jìn)行反洗井、正試壓，試壓合格方可結(jié)束注灰。