随着世界对能源需求的逐渐加大以及常规油气资源的不断枯竭,作为非常规油气资源的稠油油藏越来越受到人们的重视。在稠油热采井中,高温热循环条件下套管和水泥环膨胀变形不一致所产生的水泥环内部应力过大是造成水泥环密封完整性破坏的主要原因之一。目前对于油井水泥石热膨胀性能方面的基础理论研究较为欠缺,因此本文以硅酸盐水泥加硅砂体系为基础,在保证水泥石高温强度不衰退的情况下对硬化水泥石的热膨胀性能的影响因素及其调控进行了研究。通过文献调研、实验研究,优选了适用于硬化水泥石热膨胀系数的测试方法,通过对硬化水泥石热膨胀系数的测定,综合对比分析了其热膨胀性能差异,研究了水灰比、养护条件、龄期、高温热循环条件、硅砂以及常用外加剂对硬化水泥石热膨胀性能的影响规律,研究结果表明:硬化水泥石的热膨胀系数和线膨胀率随着水灰比的增加减小;在测试温度高于150℃时,随其养护龄期的增加而减小;相对湿度越高其热膨胀系数越小,并且最终线膨胀率随养护温度的升高而增大;水泥石的平均热膨胀系数随着硅砂掺量的增加先减小后增大,而随硅砂粒径的减小,其热膨胀系数和线膨胀率增大;降滤失剂BXF-200L和分散剂SGJZ-1的加入有利于改善水泥石的内部结构,在一定程度上提高了水泥石的热膨胀系数;随着热循环次数的增加,水泥石的热膨胀系数变化曲线逐渐趋于平缓,其线膨胀率逐渐增大。研究了石油焦粉和高温沥青粉等外掺料对水泥石的热膨胀性能和力学性能的影响,优选出适用于增大水泥石热膨胀系数的混合外掺料体系;在优选水泥浆其他外加剂的基础上,构建了适用于稠油热采井的热膨胀水泥浆体系,该体系具有良好的热膨胀性能和耐高温特性,可满足高温条件下固井质量要求,其稠化性能、流变性能和失水性能也均能满足固井施工要求。